El primer biosensor fue inventado en el año 1950 por el bioquímico estadounidense “L.L Clark”. Este biosensor se utiliza para medir el oxígeno en la sangre, y el electrodo utilizado en este sensor se denomina electrodo de Clark o electrodo de oxígeno. Posteriormente, se colocó en capas un gel con enzima oxidante de glucosa sobre el electrodo de oxígeno para calcular el azúcar en sangre. En consecuencia, se utilizó la enzima ureasa con un electrodo que se inventó particularmente para los iones NH4 ++ para calcular la urea en los fluidos corporales como la orina y la sangre.
Hay tres generaciones de biosensores disponibles en el mercado. En el primer tipo de biosensor, la reacción del producto se dispersa al sensor y provoca la reacción eléctrica. En el segundo tipo, el sensor involucra en particular mediadores entre el sensor y la respuesta para producir una mejor respuesta. En el tercer tipo, la respuesta en sí misma causa la reacción y ningún mediador está directamente involucrado. Este artículo ofrece una descripción general de un biosensor, funcionamiento de biosensores, diferentes tipos y sus aplicaciones.
¿Qué es un biosensor?
Los biosensores se pueden definir como dispositivos analíticos que incluyen una combinación de elementos de detección biológicos como un sistema sensor y un transductor. Cuando lo comparamos con cualquier otro dispositivo de diagnóstico actualmente existente, estos sensores están avanzados en las condiciones de selectividad y sensibilidad. los aplicaciones de estos biosensores incluyen principalmente el control del control de la contaminación ecológica, tanto en el campo agrícola como en las industrias alimentarias. Las principales características de los biosensores son la estabilidad, el costo, la sensibilidad y la reproducibilidad.
Componentes principales de un biosensor
los diagrama de bloques del biosensor incluye tres segmentos, a saber, sensor, transductor y electrones asociados. En el primer segmento, el sensor es una parte biológica sensible, el segundo segmento es la parte del detector que cambia la señal resultante del contacto del analito y para los resultados muestra de manera accesible. La sección final se compone de un amplificador que se conoce como circuito de acondicionamiento de señal, una unidad de visualización así como el procesador.
Principio de funcionamiento de los biosensores
Normalmente, una enzima específica o material biológico preferido se desactiva mediante algunos de los métodos habituales, y el material biológico desactivado está en contacto cercano con el transductor. El analito se conecta al objeto biológico para dar forma a un analito claro que a su vez da la reacción electrónica que se puede calcular. En algunos ejemplos, el analito se cambia a un dispositivo que puede conectarse a la descarga de gas, calor, iones de electrones o iones de hidrógeno. En esto, el transductor Puede alterar el dispositivo vinculado se convierte en señales eléctricas que se pueden cambiar y calcular.
Trabajo de biosensores
La señal eléctrica del transductor suele ser baja y se superpone a una línea de base bastante alta. Generalmente, el procesamiento de la señal incluye deducir una señal de línea base de posición, obtenida de un transductor relacionado sin ningún recubrimiento de biocatalizador.
El carácter comparativamente lento de la reacción del biosensor alivia significativamente el problema de la filtración del ruido eléctrico. En esta etapa, la salida directa será una señal analógica, sin embargo, se modifica en forma digital y se acepta para un microprocesador fase en la que se progresa la información, influenciada a unidades preferidas y o / p a un almacén de datos
Tipos de biosensores
Los diferentes tipos de biosensores se clasifican según el dispositivo sensor, así como el material biológico que se analiza a continuación.
1. Biosensor electroquímico
Generalmente, el biosensor electroquímico se basa en la reacción de catálisis enzimática que consume o genera electrones. Estos tipos de enzimas se denominan enzimas redox. El sustrato de este biosensor generalmente incluye tres electrodos, como un contador, una referencia y un tipo de trabajo.
El analito objeto participa en la respuesta que ocurre en la superficie de un electrodo activo, y esta reacción puede generar también transferencia de electrones a través del potencial de doble capa. La corriente se puede calcular a un potencial establecido.
Los biosensores electroquímicos se clasifican en cuatro tipos
- Biosensores amperométricos
- Biosensores potenciométricos
- Biosensores Impedimétricos
- Biosensores voltamétricos
2. Biosensor amperométrico
Un biosensor amperométrico es un dispositivo incorporado autónomo basado en la cantidad de corriente resultante de la oxidación que ofrece información analítica cuantitativa exacta.
Generalmente, estos biosensores tienen tiempos de reacción, rangos energéticos y sensibilidades comparables a los biosensores potenciométricos. El biosensor amperométrico simple de uso frecuente incluye el electrodo de “oxígeno Clark”.
La regla de este biosensor se basa en la cantidad de flujo de corriente entre el contraelectrodo y el trabajo, que es estimulado por una respuesta redox en el electrodo operativo. La elección de los centros de analitos es fundamental para una amplia selección de usos, que comprenden el cribado de medicamentos de alto rendimiento, el control de calidad, la detección y manipulación de problemas y la verificación biológica.
3. Biosensores potenciométricos
Este tipo de biosensor proporciona una respuesta logarítmica mediante un rango energético alto. Estos biosensores se completan con frecuencia mediante el monitor que produce los prototipos de electrodos que se encuentran sobre un sustrato sintético, cubiertos por un polímero de rendimiento con alguna enzima conectada.
Comprenden dos electrodos que responden enormemente y son fuertes. Permiten el reconocimiento de analitos en etapas antes solo alcanzables por HPLC, LC / MS y sin preparación exacta del modelo.
Todos los tipos de biosensores generalmente ocupan menos preparación de muestra porque el componente de detección biológica es extremadamente selectivo para el analito con problemas. Por los cambios físicos y electroquímicos se generará la señal en la capa de polímero conductor debido a la modificación que ocurre en el exterior del biosensor.
Estos cambios podrían atribuirse a la fuerza iónica, la hidratación, el pH y las respuestas redox, lo último como la etiqueta de la enzima que gira sobre un sustrato. in hechos , el terminal de la puerta se ha cambiado con un anticuerpo o enzima, también puede detectar atenciones muy bajas de diferentes analitos porque la necesidad de analito hacia el terminal de la puerta modifica la corriente de drenaje a la fuente.
4. Biosensores Impedimétricos
La EIS (espectroscopia de impedancia electroquímica) es un indicador de respuesta para una amplia gama de propiedades físicas y químicas. Actualmente se observa una tendencia creciente hacia la expansión de biosensores impedimétricos. Las técnicas de Impedimetric se han ejecutado para diferenciar la invención de los biosensores, así como para examinar las respuestas catalizadas de enzimas lectinas, ácidos nucleicos, receptores, células completas y anticuerpos.
5. Biosensor voltamétrico
Esta comunicación es la base de un nuevo biosensor voltamétrico para detectar acrilamida. Este biosensor se construyó con un electrodo de pegamento de carbono personalizado con Hb (hemoglobina), que incluye cuatro grupos prostáticos del dobladillo (Fe). Este tipo de electrodo muestra un procedimiento de oxidación o reducción reversible de Hb (Fe).
Biosensor físico
En las condiciones de clasificación, los biosensores físicos son los sensores más fundamentales y ampliamente utilizados. Las ideas principales detrás de esta categorización también surgen de la inspección de las mentes humanas. Como el método de trabajo general detrás de la inteligencia del oído, la vista y el tacto es reaccionar ante los estímulos físicos externos, por lo tanto, cualquier dispositivo de detección que ofrezca una reacción a las posesiones físicas del medio se denominó biosensor físico.
Los biosensores físicos se clasifican en dos tipos, a saber, biosensor piezoeléctrico y biosensor termométrico.
Biosensores piezoeléctricos
Estos sensores son una colección de dispositivos analíticos que funcionan según una ley de 'registro de interacción de afinidad'. La plataforma de un piezoeléctrico es un elemento sensor que funciona según la ley de la transformación de las oscilaciones debido a un salto de recogida en la superficie de un cristal piezoeléctrico. En este análisis, biosensores que tienen su superficie modificada con un antígeno o anticuerpo, un polímero estampado molecularmente e información heredable. Las partes de detección declaradas normalmente se unen mediante el uso de nanopartículas.
Biosensor termométrico
Hay varios tipos de reacciones biológicas que están relacionadas con la invención del calor, y esto constituye la base de los biosensores termométricos. Estos sensores generalmente se denominan biosensores térmicos.
Termométrico biosensor se utiliza para medir o estimar el colesterol sérico. A medida que el colesterol se oxida a través de la enzima colesterol oxida, se producirá el calor que se puede calcular. De manera similar, con estos biosensores se pueden realizar evaluaciones de glucosa, urea, ácido úrico y penicilina G.
Biosensor óptico
El biosensor óptico es un dispositivo que utiliza un principio de medición óptica. Utilizan el fibra óptica así como transductores optoelectrónicos. El término optrode representa una compresión de los dos términos óptico y electrodo. Estos sensores involucran principalmente a anticuerpos y enzimas como los elementos transductores.
Los biosensores ópticos permiten una detección inaccesible no eléctrica segura del equipo. Un beneficio adicional es que estos frecuentemente no necesitan sensores de referencia, porque la señal comparativa se puede producir usando una fuente de luz similar como el sensor de muestreo. Los biosensores ópticos se clasifican en dos tipos: biosensor de detección óptica directa y biosensor de detección óptica etiquetado.
Biosensores portátiles
El biosensor portátil es un dispositivo digital, que se usa para llevar en el cuerpo humano en diferentes sistemas portátiles como relojes inteligentes, camisas inteligentes, tatuajes que permiten los niveles de glucosa en sangre, PA, frecuencia cardíaca, etc.
Hoy en día, podemos notar que estos sensores están realizando una señal de mejora para el mundo. Su mejor uso y facilidad pueden brindar un nivel original de experiencia en el estado de forma física en tiempo real del paciente. Esta accesibilidad a los datos permitirá una elección clínica superior y tendrá un efecto en mejores resultados de salud y un uso más capaz de los sistemas de salud.
Para los seres humanos, estos sensores pueden ayudar en el reconocimiento prematuro de acciones de salud y la prevención de la hospitalización. La posibilidad de estos sensores de reducir las estancias hospitalarias y los reingresos definitivamente atraerá una conciencia positiva en el futuro próximo. Además, la información de investigación dice que WBS definitivamente llevará al mundo un equipo de salud portátil rentable.
Aplicaciones de biosensores
En los últimos años, estos sensores se han vuelto muy populares y son aplicables en diferentes campos que se mencionan a continuación.
- Comprobación sanitaria común
- Medición de metabolitos
- Detección de enfermedades
- Tratamiento con insulina
- Psicoterapia clínica y diagnóstico de enfermedades
- En militar
- Aplicaciones agrícolas y veterinarias
- Mejora de drogas, detección de delitos
- Procesamiento y seguimiento en Industrial
- Control de contaminación ecológica
Del artículo anterior, finalmente, podemos concluir que biosensores y bioelectrónica se han utilizado en muchas áreas de la salud, la investigación en ciencias de la vida, el medio ambiente, la alimentación y las aplicaciones militares. Además, estos sensores se pueden mejorar como nanobiotecnología. El mejor ejemplo del uso futuro de la nanobiotecnología incluye papel electrónico, lentes de contacto y Nokia morph. Aquí tienes una pregunta: ¿qué son los biosensores portátiles?
