Biosenzori

Ce este un biosenzor?

Cuvântul biosenzor este format prin alăturarea a două cuvinte cu înţeles diferit: bio provine de la bios, care în limba greacă desemnează viaţa, fiinţa vie, iar senzor provine de la cuvântul latin sensus, însemnând simţ.

Senzorul este un instrument tehnic care reacţionează calitativ şi cantitativ, datorită mărimilor sale măsurabile, la anumite proprietăţi fizice sau chimice ce se produc în preajma sa. Aceştia intră în componenţa diverselor aparate, sunt capabili să măsoare sau să înregistreze valori ale presiunii, umidităţii, câmpului magnetic, forţei, acceleraţiei sau radiaţiei.

Biosenzorul este un dispozitiv analitic în componenţa căruia intră un element biologic care joacă rolul unui receptor, ce poate fi o enzimă, un acid nucleic, o biomoleculă, un anticorp, o celulă microbiană sau chiar un ţesut viu, care se află în apropierea unui traductor de tip electrochimic, termic, piezoelectric sau optic, acesta având rolul de dispozitiv electronic, care transformă semnalul chimic primit de la receptor într-un răspuns măsurabil, ce poartă numele de răspuns electronic.

Elementul biologic este un element sensibil care interacţionează cu analitul supus studiului. Dispozitivul de citire al biosenzorului utilizează procesoare electronice care afişează rezultate într-un mod uşor de înţeles.

Biosenzorii au fost descoperiţi de curând, după a doua jumătate a secolului XX şi erau consideraţi ca făcând parte dintr-o ramură derivată a chemosenzorilor. Chemosenzorul este o celulă care face parte dintr-un organism viu, cu rolul de a transforma un stimul chimic într-o acţiune.

Primul biosenzor apărut a avut aplicaţii în medicină, servea la măsurarea glucozei pentru diabetici şi a avut un succes răsunător, deoarece presupunea o manevrare uşoară, igienică, iar rezultatul se afla în câteva secunde. De aici, au fost dezvoltaţi biosenzori cu întrebuinţări în domenii precum industria alimentară, medicină, monitorizarea mediului sau securitate.

Scopul acestor dispozitive este de a determina concentraţia unor substanţe sau a unor parametrii care prezintă interes biologic.

Biosenzorii sunt formaţi dintr-o componentă numită biorecunoscător, dintr-un biotraductor şi un sistem electronic în care sunt înglobate mai multe elemente: amplificatorul de semnal, procesorul şi dispozitivul de afişare. În microsenzori, traductorul şi sistemul electronic sunt combinate. Bioreceptorul foloseşte ca şi componentă de recunoaştere biomolecule care provin din organisme sau receptori modelaţi cu ajutorul sistemelor biologice pentru ca acestea să poată interacţiona cu proba supusă analizării. Interacţiunea ce se stabileşte între analit şi bioreceptor este măsurată de biotraductor care va genera un semnal măsurabil.

Obiectivul pe care doreşte să îl atingă un biosenzor este de a permite testarea rapidă a probei, oriunde, având la dispoziţie o cantitate mică de analit.

Cum funcţionează un biosenzor?

Biosenzorul este format din mai multe componente între care se stabilesc legături, fiecare element având rolul de a prelucra informaţia preluată de la probă pentru a afişa valoarea parametrului care se află la nivelul analitului.

Biosenzorii realizează analize pe substanţe variate care prezintă acţiune biologică, transformă informaţia primită de la acestea în semnal măsurabil. În cele mai multe cazuri, performanţa biosenzorilor este dependentă de tipul şi senzitivitatea reacţiei biologice, dar contează şi stabilitatea pe care o va da bioreceptorul.

Un biosenzor se poate reprezenta schematic astfel:

Figura 2, Schema de funcţionare a unui biosenzor

unde: a – bioreceptor

b – biotraductor

c – amplificator

d – procesor

e – aparat de măsurare

Bioreceptorul intră direct în contact cu proba supusă analizării, transformă informaţia în produs, iar reacţia care are loc la nivelul acestui element este transmisă la biotraductor, care va prelucra la rândul lui informaţia primită şi va transmite un semnal electric. Acest semnal al biotraductorului este intensificat cu ajutorul amplificatorului ce îl va transmite la un procesor, unde se va prelucra semnalul şi se va trimite spre a fi afişat de către un aparat de măsură.