Biosenzori

1.Definitie

Biosenzorul constă în cuplarea spaţială între un substrat biologic activ (receptorul) imobilizat pe un traductor de semnal (dispozitiv electronic) şi un circuit electronic de amplificare. Toate aceste elemente integrate într-o singură capsulă poartă numele de biocip. În figura 10.2 este prezentată schematic structura bloc a unui biosenzor.

O problemă specifică a biosenzorilor este imobilizarea receptorilor pe suprafeţele dispozitivelor electronice. Doar cu titlu informativ, dăm ca exemple câteva metode:

a) adsorbţia biomoleculelor pe suprafeţe (ce utilizează forţele de adeziune, iar alteori forţele de atracţie electrostatică);

b) captarea biomoleculelor în geluri din polimeri (fixarea moleculelor este mai sigură);

c) crearea unor reacţii chimice prin care biomoleculele se leagă covalent de elementele traductorului.

O altă problemă specifică este refacerea substratului biologic (după consumarea complexului receptor-ligant) pentru o nouă măsurătoare. Timpul de regenerare al receptorului este un parametru important în alegerea unui biosenzor de către un utilizator.

Fig. 10.2.

Prezentarea

schematică

a unui

biosenzor.

Substanţa purtătoare a diverşilor liganţi, poate fi: ser, limfă, sânge; generic o vom denumi biolichid. Spre exemplu în sânge există o multitudine de liganţi. Receptorii au rolul de a extrage din acel amestec o singură substanţă, pentru care au afinitate. Această substanţă, pentru analiza căreia a fost conceput biosenzorul, o vom numi analit. Spre exemplu dacă se doreşte măsurarea concentraţiei de glucoză din sânge, se foloseşte ca receptor enzima GOD (glucozoxidază), iar analitul este glucoza.

Modificările ce au loc în biosenzor la reţinerea analitului, pot fi: modificarea grosimii unui strat, schimbarea indicelui de refracţie, a temperaturii, modificări în absorbţia luminii, creşterea sarcinii electrice, modificări de potenţial electric sau de curent electric.

2.Componentele biologice ale biosenzorilor

Un senzor ideal este un dispozitiv care va detecta un “analit”, ţinta supusă analizei şi care este prezentă într-o probă dată. Majoritatea probelor conţin şi alţi “analiţi” care pot interfera cu răspunsul biosenzorului. Acesta trebuie să posede o selectivitate specifică pentru a identifica “analitul” ţintă. Prin urmare este necesar să se proiecteze biosenzori cu selectivitate pentru un “analit” cu capacitatea de discriminare a interferenţelor produse de ceilalalţi componenţi din proba analizată.

Capacitatea de identificare şi selectivitate specifică reprezintă componenta cheie a recunoaşterii moleculare.

Recunoaşterea moleculară se realizează prin componenta din senzor formată din o moleculă gazdă , ce se leagă selectiv cu “analitul” ţintă ce necesită a fi identificat.

2.1. Tipuri de componente biologice

Biosenzorii utilizeaza sisteme biologice cu diferite nivelele de recunoastere ale substantelor ce vor fi determinate.Primul pas in aceasta interactie este formarea complexului specific al substantei biologice active, imobilizate, R( substratul cu componenta biologica senzitiva) cu analitul A (definit adeseori ca semnal chimic).In tabelul 3.2 sunt prezentate succinct scheme specifice dupa care este conceput un biosenzor în relaţie cu natura receptorului şi a semnalului chimic/ biochimic. Se con-

stată că există două clase generale de biosenzori care sunt bazaţi pe răspunsul datorită

bioafinităţii dintre R cu A ce modifică distribuţia de sarcini electrice ce poate fi măsurată

cu traductori specifici, fie de consumarea substratului printr-o reacţie specifică a acestuia.