O primeiro biossensor foi inventado no ano 1950 pelo bioquímico americano “L.L Clark”. Este biossensor é usado para medir o oxigênio no sangue, e o eletrodo usado neste sensor é denominado eletrodo de Clark ou eletrodo de oxigênio. Posteriormente, um gel com a enzima oxidante da glicose foi colocado no eletrodo de oxigênio para calcular o açúcar no sangue. Correspondentemente, a enzima urease foi utilizada com um eletrodo que foi inventado particularmente para íons NH4 ++ para calcular a ureia em fluidos do corpo, como urina e sangue.
Existem três gerações de biossensores disponíveis no mercado. No primeiro tipo de biossensor, a reação do produto se dispersa no sensor e causa a reação elétrica. No segundo tipo, o sensor envolve, em particular, mediadores entre o sensor e a resposta para produzir uma resposta melhor. No terceiro tipo, a própria resposta causa a reação e nenhum mediador está diretamente envolvido. Este artigo oferece uma visão geral de um biossensor, funcionamento de biossensores, diferentes tipos e suas aplicações.
O que é um biossensor?
Biossensores podem ser definidos como dispositivos analíticos que incluem uma combinação de elementos de detecção biológica, como sistema de sensor e um transdutor. Quando comparamos com qualquer outro dispositivo de diagnóstico existente, esses sensores são avançados nas condições de seletividade e sensibilidade. O aplicações desses biossensores incluem principalmente a verificação do controle da poluição ecológica, no campo da agricultura, bem como nas indústrias alimentícias. As principais características dos biossensores são estabilidade, custo, sensibilidade e reprodutibilidade.
Principais componentes de um biossensor
O diagrama de bloco do biossensor inclui três segmentos, a saber, sensor, transdutor e elétrons associados. No primeiro segmento, o sensor é uma parte biológica responsiva, o segundo segmento é a parte detectora que altera o sinal resultante do contato do analito e para os resultados que exibe de forma acessível. A seção final é composta por um amplificador que é conhecido como circuito de condicionamento de sinal, uma unidade de exibição e também o processador.
Princípio de funcionamento de biossensores
Normalmente, uma enzima específica ou material biológico preferido é desativado por alguns dos métodos usuais, e o material biológico desativado está em contato próximo com o transdutor. O analito se conecta ao objeto biológico para formar um analito claro que, por sua vez, fornece a reação eletrônica que pode ser calculada. Em alguns exemplos, o analito é alterado para um dispositivo que pode ser conectado à descarga de gás, calor, íons de elétrons ou íons de hidrogênio. Nisso, o transdutor pode alterar o dispositivo conectado se converte em sinais elétricos que podem ser alterados e calculados.
Trabalho de biossensores
O sinal elétrico do transdutor é frequentemente baixo e se sobrepõe a uma linha de base bastante alta. Geralmente, o processamento de sinal inclui a dedução de um sinal de linha de base de posição, obtido de um transdutor relacionado sem qualquer cobertura de biocatalisador.
O caráter comparativamente lento da reação do biossensor facilita significativamente o problema de filtragem de ruído elétrico. Nesta fase, a saída direta será um sinal analógico, porém é alterado para a forma digital e aceita para um microprocessador fase em que a informação progride, influenciada para unidades preferidas e o / p para um armazenamento de dados.
Tipos de biossensores
Os diferentes tipos de biossensores são classificados com base no dispositivo sensor, bem como no material biológico que é discutido abaixo.
1. Biossensor eletroquímico
Geralmente, o biossensor eletroquímico é baseado na reação de catálise enzimática que consome ou gera elétrons. Esses tipos de enzimas são denominados Enzimas Redox. O substrato deste biossensor geralmente inclui três eletrodos, como um contador, referência e tipo de trabalho.
O analito objeto está envolvido na resposta que acontece na superfície de um eletrodo ativo, e essa reação pode originar também a transferência de elétrons através do potencial de camada dupla. A corrente pode ser calculada em um potencial definido.
Os biossensores eletroquímicos são classificados em quatro tipos
- Biossensores Amperométricos
- Biossensores potenciométricos
- Biossensores Impedimétricos
- Biossensores Voltamétricos
2. Biossensor Amperométrico
Um biossensor amperométrico é um dispositivo incorporado independente com base na quantidade de corrente resultante da oxidação, oferecendo informações analíticas quantitativas exatas.
Geralmente, esses biossensores têm tempos de reação, faixas energéticas e sensibilidades comparáveis aos biossensores potenciométricos. O biossensor amperométrico simples de uso frequente inclui o eletrodo “Clark oxigênio”.
A regra deste biossensor é baseada na quantidade de fluxo de corrente entre o Contra Eletrodo e o trabalho que é estimulado por uma resposta redox no eletrodo operacional. A escolha de centros de analitos é essencial para uma ampla seleção de usos, incluindo triagem de medicamentos de alto rendimento, controle de qualidade, localização e manuseio de problemas e verificação biológica.
3. Biossensores potenciométricos
Este tipo de biossensor fornece uma resposta logarítmica por meio de uma alta faixa energética. Esses biossensores são frequentemente concluídos monitorando a produção dos protótipos de eletrodo sobre um substrato sintético, coberto por um polímero ativo com alguma enzima conectada.
Eles são compostos por dois eletrodos que são extremamente responsivos e fortes. Eles permitem o reconhecimento de analitos em estágios antes apenas alcançáveis por HPLC, LC / MS e sem a preparação do modelo exato.
Todos os tipos de biossensores geralmente ocupam menos preparação de amostra porque o componente de detecção biológica é extremamente exigente para o analito problemático. Pelas mudanças físicas e eletroquímicas o sinal será gerado na camada de polímero condutor devido à modificação acontecendo no exterior do biossensor.
Essas mudanças podem ser creditadas à força iônica, hidratação, pH e respostas redox, as últimas como o rótulo da enzima girando acima de um substrato. Em FETs , o terminal de porta foi alterado com um anticorpo ou enzima, também pode detectar atenções muito baixas de analitos diferentes porque a necessidade de analito em direção ao terminal de porta faz uma modificação no dreno para fonte de corrente.
4. Biossensores impedimétricos
O EIS (espectroscopia de impedância eletroquímica) é um indicador responsivo para uma ampla gama de propriedades físicas e químicas. Uma tendência crescente para a expansão dos biossensores impedimétricos está sendo observada atualmente. As técnicas de Impedimétrico foram executadas para diferenciar a invenção dos biossensores, bem como para examinar as respostas catalisadas de enzimas lectinas, ácidos nucléicos, receptores, células inteiras e anticorpos.
5. Biossensor Voltamétrico
Essa comunicação é a base de um novo biossensor voltamétrico para perceber a acrilamida. Este biossensor foi construído com um eletrodo de cola de carbono customizado com Hb (hemoglobina), que inclui quatro grupos prostáticos da bainha (Fe). Este tipo de eletrodo apresenta um procedimento reversível de oxidação ou redução da Hb (Fe).
Biossensor Físico
Em condições de classificação, os biossensores físicos são os sensores mais fundamentais e também amplamente utilizados. As principais ideias por trás dessa categorização também acontecem a partir da inspeção das mentes humanas. Como o método geral de trabalho por trás da inteligência da audição, visão e tato é reagir aos estímulos físicos externos, portanto, qualquer dispositivo de detecção que ofereça reação aos bens físicos do médium foi denominado como um biossensor físico.
Os biossensores físicos são classificados em dois tipos, nomeadamente biossensores piezoelétricos e biossensores termométricos.
Biossensores piezoelétricos
Esses sensores são uma coleção de dispositivos analíticos que funcionam em uma lei de “registro de interação por afinidade”. A plataforma de um piezoelétrico é um elemento sensor que funciona segundo a lei das oscilações transformadas devido a um salto de coleção na superfície de um cristal piezoelétrico. Nesta análise, os biossensores têm sua superfície modificada com um antígeno ou anticorpo, um polímero marcado molecularmente e informações hereditárias. As partes de detecção declaradas são normalmente unidas por meio de nanopartículas.
Biossensor termométrico
Existem vários tipos de reações biológicas que estão relacionadas com a invenção do calor, e isso faz a base dos biossensores termométricos. Esses sensores são geralmente chamados de biossensores térmicos
Termométrico- biossensor é usado para medir ou estimar o colesterol sérico. Como o colesterol é oxidado através da enzima, o colesterol se oxida, então o calor que pode ser calculado será produzido. Da mesma forma, avaliações de glicose, uréia, ácido úrico e penicilina G podem ser feitas com esses biossensores.
Biossensor Ótico
O biossensor óptico é um dispositivo que usa um princípio de medição óptica. Eles usam o fibra ótica bem como transdutores optoeletrônicos. O termo optrode representa uma compressão dos dois termos óptico e eletrodo. Esses sensores envolvem principalmente anticorpos e enzimas como os elementos transdutores.
Os biossensores ópticos permitem um sensoriamento inacessível não elétrico e seguro do equipamento. Um benefício extra é que estes freqüentemente não precisam de sensores de referência, porque o sinal comparativo pode ser produzido usando a fonte de luz semelhante como o sensor de amostragem. Os biossensores ópticos são classificados em dois tipos, a saber, biossensor de detecção óptica direta e biossensor de detecção óptica rotulado.
Biossensores vestíveis
O biossensor vestível é um dispositivo digital, usado para ser usado no corpo humano em diferentes sistemas vestíveis como relógios inteligentes, camisetas inteligentes, tatuagens que permite os níveis de glicose no sangue, PA, a taxa de batimentos cardíacos, etc.
Hoje em dia, podemos notar que esses sensores estão dando um sinal de melhoria para o mundo. Seu melhor uso e facilidade podem dar um nível original de experiência ao estado de condicionamento físico em tempo real do paciente. Essa acessibilidade de dados permitirá uma escolha clínica superior e afetará os resultados de saúde aprimorados e o uso de sistemas de saúde com maior capacidade.
Para o ser humano, esses sensores podem auxiliar no reconhecimento precoce de ações de saúde e prevenção de hospitalizações. A possibilidade desses sensores reduzirem as internações e readmissões em hospitais certamente atrairá uma consciência positiva no futuro próximo. Além disso, as informações da investigação indicam que a WBS certamente levará para o mundo um equipamento de saúde vestível com boa relação custo-benefício.
Aplicações de biossensores
Nos últimos anos, esses sensores se tornaram muito populares e são aplicáveis em diferentes campos mencionados abaixo.
- Verificação de saúde comum
- Medição de Metabólitos
- Triagem para doença
- Tratamento de insulina
- Psicoterapia clínica e diagnóstico de doenças
- No militar
- Aplicações agrícolas e veterinárias
- Melhoria de drogas, detecção de ofensas
- Processamento e monitoramento industrial
- Controle ecológico de poluição
Do artigo acima, finalmente, podemos concluir que biossensores e bioeletrônica têm sido usados em muitas áreas da saúde, pesquisas em ciências da vida, meio ambiente, alimentos e aplicações militares. Além disso, esses sensores podem ser aprimorados como nanobiotecnologia. O melhor exemplo do uso futuro da nanobiotecnologia inclui papel eletrônico, lentes de contato e metamorfose Nokia. Aqui está uma pergunta para você, o que são biossensores vestíveis?
