Traductori

Introducere

Funcţionarea unui biosenzor implică desfăşurarea succesivă a mai multor procese elementare:

- recunoasterea specifică a analitului

- transformarea modificărilor fizico-chimice, rezultate în urma interacţiei de recunoaştere moleculară dintre analit şi receptorul biologic, într-un semnal de natură electrică

- prelucrarea şi/sau amplificarea semnalului obţinut.

Traductorii sunt dispozitive care convertesc modificările fizico-chimice obţinute în urma recunoaşterii biologice într-un semnal electric (de ieşire), care este apoi prelucrat şi înregistrat. Tipul şi caracteristicile traductorului ales are o importanţă deosebită în construcţia unui biosenzor, deoarece influenţează într-o mare masură funcţionarea acestuia (timpul de răspuns, domeniul de liniaritate, sensibilitatea, etc.).

Pentru obţinerea biosenzorilor, în practică, sunt utilizate patru tipuri de traductori, clasificaţi în funcţie de natura proceselor elementare care au loc, în:

• traductori electrochimici - au la bază desfăşurarea unei reacţii redox;

• traductori optici - au la bază măsurarea răspunsurilor la adsobţia sau emisia de

radiaţii electromagnetice;

• traductori termici - care implică variaţii ale proprietăţilor termice;

• traductori acustici sau piezoelectrici - unde generarea semnalului este direct

dependent de caracteristicile cristalelor piezoelectrice.

1. Traductori electrochimici

În funcţie de modul în care decurge procesul redox, există trei tipuri de traductori electrochimici, şi anume:

- traductori potenţiometrici - se măsoară diferenţa de potenţial dintre un electrod idicator şi un electrod de referinţă, în condiţii de curent zero;

- traductori amperometrici - se măsoară curentul generat în urma procesului redox, la potenţial constant;

- traductori conductometrici - deşi nu necesită desfăşurarea unui proces redox, aceşti traductori au la bază măsurarea variaţiilor de conductivitate electrică.

Astfel de traductori sunt frecvent utilizaţi pentru obţinerea biosenzorilor şi senzorilor folosiţi pentru dozarea unor hormoni, pentru determinarea ureei în probe de sânge, detecţia neurotoxinelor organofosforice, monitorizarea fenolilor în analizele de mediu, etc.

1.1. Traductori potenţiometrici

Traductorii potenţiometrici au la bază acumularea unui potenţial la interfaţa dintre biosenzor şi soluţia apoasă, obţinut prin legarea selectivă a ionilor de o membrană sensibilă (ce conţine moleculele de receptor). Potenţialul obţinut în aceste condiţii se măsoară, faţă de un electrod de referinţă, şi este corelat cu concentraţia analitului din proba analizată, prin intermediul unei legi cantitative.

Cu alte cuvinte pentru oţinerea semnalului de ieşire, traductorii potenţiometrici utilizează metodele potenţiometrice, care permit determinarea cantitativă a concentraţiei (activităţii) unui analit prin măsurarea experimentală a potenţialului unui electrod care funcţioneaza reversibil faţă de ionul respectiv.

De aceea, pentru a înţelege modul de funcţionare al acestor traductori este necesară o scurtă trecere în revistă a unor noţiuni teoretice referitoare la metodele potenţiometrice de analiză.

1.1.1. Celula potenţiometrică. Electrozi

Este ştiut faptul că la imersarea unui fir metalic în soluţia ionilor săi (figura IV. 1), apare un potenţial ca urmare a desfăşurării unui echilibru (proces) de schimb sau de distribuţie a sarcinii electrice la care participă specia chimică activă, între metal şi soluţie. Acest proces se desfăşoară spontan, şi este influenţat doar de concentraţia speciei active şi de condiţiile de mediu.