Biosenzor - definitii, clasificari
Definitie: Biosenzorul consta in cuplarea spatiala intre un substrat biologic activ (receptorul) imobilizat pe un traductor de semnal (dispozitiv electronic) si un circuit electronic de amplificare. Toate aceste elemente integrate intr-o singura capsula poarta nu mele de biocip. In figura 10.2 este prezentata schematic structura bloc a unui biosenzor.
O problema specifica a biosenzorilor este imobilizarea receptorilor pe suprafetele dispozitivelor electronice. Doar cu titlu informativ, dam ca exemple cateva metode: a) adsorbtia biomoleculelor pe suprafete (ce utilizeaza fortele de adeziune, iar alteori fortele de atractie electrostatica); b) captarea biomoleculelor in geluri din polimeri (fixarea moleculelor este mai sigura); c) crearea unor reactii chimice prin care biomoleculele se leaga covalent de elementele traductorului.
O alta problema specifica este refacerea substratului biologic (dupa consumarea complexului receptor-ligant) pentru o noua masuratoare. Timpul de regenerare al receptorului este un parametru important in alegerea unui biosenzor de catre un utilizator.
Fig. 10.2.
Prezentarea
schematica
a unui
biosenzor.
Substanta purtatoare a diversilor liganti, poate fi: ser, limfa, sange; generic o vom denumi biolichid. Spre exemplu in sange exista o multitudine de liganti. Receptorii au rolul de a extrage din acel amestec o singura substanta, pentru care au afinitate. Aceasta substanta, pentru analiza careia a fost conceput biosenzorul, o vom numi analit. Spre exemplu daca se doreste masurarea concentratiei de glucoza din sange, se foloseste ca receptor enzima GOD (glucozoxidaza), iar analitul este glucoza.
Modificarile ce au loc in biosenzor la retinerea analitului, pot fi: modificarea grosimii unui strat, schimbarea indicelui de refractie, a temperaturii, modificari in absorbtia luminii, cresterea sarcinii electrice,
modificari de potential electric sau de curent electric.
Clasificarea biosenzorilor.
Biosenzori de afinitate. Analitul nu se modifica chimic in timpul masuratorii. El doar se leaga de receptor. La sfarsit el poate fi indepartat chimic sau prin spalare.
Biosenzori de metabolism. Aici substratul biologic se consuma printr-o reactie chimica cu analitul. Se formeaza un nou produs. Starea initiala se poate reface dupa completa consumare a analitului. Exemplu: se doreste detectarea microorganismului Helycobacter Pylor in substanta purtatoare - suc gastric. In metabolismul sau, acest microb produce NH3 (amoniac). Asadar, senzorul nu va detecta microbul in sine, ci concentratia de amoniac.
Imunosenzori. Detectarea substantelor de tip antigen (Ag) se face cu ajutorul anticorpilor (Ac), pe principiul 'lacat-cheie'. Anticorpii sunt proteine cu molecule in forma de Y (numite imunoglobuline). In varfurile Y-ului sunt doar doua locuri, unde se poate leaga un singur tip de antigen. Acesti anticorpi sunt produsi de organism ca raspuns la o anumita substanta straina (antigen), pe care nu o poate elimina prin fagocitoza si careia, in ultima instanta, ii 'incurca planurile', legandu-se de ea: Ac+Ag AcAg.
Exemplu: In referinta [2] se descrie un biosenzor cu material piezoelectric acoperit cu anticorpi pentru Candida Albicans (microorganism din familia fungilor). In timp de aproximativ o ora celulele receptoare au captat intre 106 si 108 celule de Candida A., avand ca rezultat scaderea frecventei de rezonanta a cristalului piezoelectric cu 0,51,4kHz.
Senzori biomimetici. Cu ajutorul acestor senzori se detecteaza semnale fizice (sunet, stres mecanic, lumina) pe baza interactiunii lor cu substratul biologic activ (receptorul).
