Biosensor pertama diciptakan pada tahun 1950 oleh ahli biokimia Amerika 'L.L Clark'. Biosensor ini digunakan untuk mengukur oksigen dalam darah, dan elektrod yang digunakan dalam sensor ini dinamakan sebagai elektrod Clark atau elektrod oksigen. Setelah itu, gel dengan enzim pengoksidaan glukosa dilapisi pada elektrod oksigen untuk mengira gula darah. Sejalan dengan itu, enzim urease digunakan dengan elektroda yang diciptakan terutama untuk ion NH4 ++ untuk menghitung urea dalam cairan tubuh seperti air kencing dan darah.
Terdapat tiga generasi biosensor yang terdapat di pasaran. Pada biosensor jenis Pertama, tindak balas produk tersebar ke sensor dan menyebabkan tindak balas elektrik. Pada jenis kedua, sensor melibatkan mediator tertentu antara sensor dan tindak balas untuk menghasilkan tindak balas yang lebih baik. Pada jenis ketiga, tindak balas itu sendiri menyebabkan reaksi dan tidak ada orang tengah yang terlibat secara langsung. Artikel ini memberikan gambaran keseluruhan biosensor, kerja biosensor, pelbagai jenis, dan aplikasinya.
Apa itu Biosensor?
Biosensor dapat didefinisikan sebagai alat analitik yang merangkumi gabungan elemen pengesanan biologi seperti sistem sensor dan transduser. Apabila kita membandingkan dengan alat diagnostik lain yang ada sekarang, sensor ini maju dalam keadaan selektif dan juga kepekaan. The aplikasi Biosensor ini terutamanya merangkumi pemeriksaan kawalan pencemaran ekologi, di bidang pertanian dan juga industri makanan. Ciri utama biosensor adalah kestabilan, kos, kepekaan, dan kebolehulangan.
Komponen Utama Biosensor
The gambarajah blok biosensor merangkumi tiga segmen iaitu, sensor, transduser, dan elektron yang berkaitan. Pada segmen pertama, sensor adalah bahagian biologi responsif, segmen kedua adalah bahagian pengesan yang mengubah isyarat yang dihasilkan dari hubungan analit dan untuk hasil yang dipaparkannya dengan cara yang mudah dicapai. Bahagian terakhir terdiri daripada penguat yang dikenali sebagai litar pengkondisian isyarat, unit paparan dan juga pemproses.
Prinsip Kerja Biosensor
Biasanya, enzim tertentu atau bahan biologi pilihan dinyahaktifkan dengan beberapa kaedah biasa, dan bahan biologi yang dinyahaktifkan hampir bersentuhan dengan transduser. Analit menyambung ke objek biologi untuk membentuk analit jelas yang seterusnya memberikan tindak balas elektronik yang dapat dikira. Dalam beberapa contoh, analit diubah menjadi alat yang mungkin dihubungkan dengan pembuangan gas, haba, ion elektron atau ion hidrogen. Di dalam ini, transduser boleh mengubah alat yang dipautkan bertukar menjadi isyarat elektrik yang boleh diubah dan dikira.
Kerja Biosensor
Isyarat elektrik transduser sering rendah dan overlay pada garis dasar yang cukup tinggi. Secara amnya, pemprosesan isyarat merangkumi pemutusan isyarat asas kedudukan, yang diperoleh dari transduser yang berkaitan tanpa penutup biokatalis.
Perwatakan reaksi biosensor yang agak perlahan mengurangkan masalah penapisan bunyi elektrik. Pada tahap ini, output langsung akan menjadi isyarat analog namun diubah menjadi bentuk digital dan diterima mikropemproses fasa di mana maklumat dilanjutkan, dipengaruhi oleh unit pilihan dan o / p ke kedai data.
Jenis Biosensor
Jenis biosensor yang berlainan dikelaskan berdasarkan alat sensor dan juga bahan biologi yang dibincangkan di bawah.
1. Biosensor Elektrokimia
Secara amnya, biosensor elektrokimia berdasarkan tindak balas pemangkin enzimatik yang memakan atau menghasilkan elektron. Jenis enzim seperti itu dinamakan Redox Enzymes. Substrat biosensor ini secara amnya merangkumi tiga elektrod seperti pembilang, rujukan, dan jenis kerja.
Analit objek terlibat dalam tindak balas yang berlaku di permukaan elektrod aktif, dan tindak balas ini mungkin menyebabkan pemindahan elektron merentasi potensi lapisan ganda. Arus dapat dikira pada potensi yang ditetapkan.
Biosensor elektrokimia dikelaskan kepada empat jenis
- Biosensor Amperometrik
- Biosensor Potensiometrik
- Biosensor Impedimetrik
- Biosensor Voltammetrik
2. Biosensor Amperometrik
Biosensor amperometrik adalah peranti gabungan mandiri berdasarkan jumlah arus yang dihasilkan dari pengoksidaan yang menawarkan maklumat analisis kuantitatif yang tepat.
Secara amnya, Biosensor ini mempunyai masa reaksi, julat & kepekaan bertenaga yang setanding dengan Potensiometrik-biosensor. Biosensor amperometrik sederhana dalam penggunaan yang kerap merangkumi elektrod 'Clark oksigen'.
Peraturan biosensor ini didasarkan pada jumlah aliran arus antara Counter Electrode dan kerja yang didorong oleh tindak balas redoks pada elektrod operasi. Memilih pusat analit adalah mustahak untuk berbagai pilihan penggunaan, yang meliputi pemeriksaan ubat dengan hasil yang tinggi, kawalan kualiti, pencarian dan pengendalian masalah, dan pemeriksaan biologi.
3. Biosensor Potensiometrik
Jenis biosensor ini memberikan jawapan logaritma dengan julat bertenaga tinggi. Biosensor ini sering dilengkapkan dengan monitor yang menghasilkan prototaip elektrod yang terletak di atas substrat sintetik, yang dilindungi oleh polimer yang berfungsi dengan beberapa enzim disambungkan.
Mereka terdiri daripada dua elektrod yang sangat responsif dan kuat. Mereka membenarkan pengiktirafan analit secara berperingkat sebelum hanya dapat dicapai oleh HPLC, LC / MS & tanpa penyediaan model yang tepat.
Semua jenis biosensor pada umumnya memerlukan persiapan sampel yang paling sedikit kerana komponen pengesanan biologi sangat dipilih untuk analit yang bermasalah. Dengan perubahan fizikal dan elektrokimia isyarat akan dihasilkan oleh lapisan polimer pengalir kerana pengubahsuaian berlaku di bahagian luar biosensor.
Perubahan ini mungkin disebabkan oleh daya ion, penghidratan, pH, dan tindak balas redoks, yang kemudian sebagai label enzim berputar di atas substrat. Dalam FET , terminal gerbang telah diubah dengan antibodi atau enzim, juga dapat merasakan perhatian yang sangat rendah dari analit yang berbeza kerana diperlukan analit ke terminal gerbang membuat modifikasi di saluran pembuangan ke sumber arus.
4. Biosensor Impedimetrik
EIS (Spektroskopi impedans elektrokimia) adalah petunjuk responsif untuk pelbagai sifat fizikal dan kimia. Trend yang semakin meningkat terhadap pengembangan biosensor Impedimetrik sedang diperhatikan. Teknik Impedimetric telah dilaksanakan untuk membezakan penemuan biosensor dan juga untuk memeriksa tindak balas pemangkin enzim lektin, asid nukleik, reseptor, sel keseluruhan, dan antibodi.
5. Biosensor Voltammetrik
Komunikasi ini adalah asas dari biosensor voltammetrik baru untuk memerhatikan acrylamide. Biosensor ini dibangun dengan elektrod gam karbon yang disesuaikan dengan Hb (hemoglobin), yang merangkumi empat kumpulan prostat hem (Fe). Jenis elektrod ini menunjukkan prosedur pengoksidaan atau pengurangan Hb (Fe) yang boleh diterbalikkan.
Biosensor Fizikal
Dalam keadaan klasifikasi, biosensor fizikal adalah sensor yang paling asas dan juga digunakan secara meluas. Idea utama di sebalik pengkategorian ini juga berlaku dari memeriksa minda manusia. Sebagai kaedah kerja umum di sebalik kecerdasan pendengaran, penglihatan, sentuhan adalah bertindak balas terhadap rangsangan fizikal luaran, oleh itu setiap alat pengesan yang memberikan reaksi terhadap harta benda fizikal media dinamakan sebagai biosensor fizikal.
Biosensor fizikal dikelaskan kepada dua jenis iaitu biosensor piezoelektrik dan biosensor termometrik.
Biosensor Piezoelektrik
Sensor ini adalah kumpulan alat analisis yang berfungsi berdasarkan undang-undang 'rakaman interaksi afinitas'. Platform piezoelectric adalah elemen sensor yang berfungsi berdasarkan hukum perubahan ayunan kerana lompatan koleksi di permukaan kristal piezoelektrik. Dalam analisis ini, biosensor mempunyai permukaan yang dimodifikasi dengan antigen atau antibodi, polimer dicetak molekul, dan maklumat yang boleh diwariskan. Bahagian pengesanan yang dinyatakan biasanya disatukan dengan menggunakan nanopartikel.
Biosensor termometrik
Terdapat pelbagai jenis tindak balas biologi yang berkaitan dengan penemuan haba, dan ini menjadikan asas biosensor termometrik. Sensor ini biasanya dinamakan sebagai biosensor termal
Termometrik- biosensor digunakan untuk mengukur atau mengira kolesterol serum. Oleh kerana kolesterol teroksidasi melalui enzim kolesterol mengoksidasi, maka haba akan dihasilkan yang dapat dikira. Begitu juga, penilaian glukosa, urea, asid urik, dan penisilin G dapat dilakukan dengan biosensor ini.
Biosensor optik
Biosensor optik adalah peranti yang menggunakan prinsip pengukuran optik. Mereka menggunakan gentian optik serta transduser optoelektronik. Istilah optrode mewakili pemampatan dua terma optik & elektrod. Sensor ini terutamanya melibatkan antibodi dan enzim seperti unsur transducing.
Biosensor optik membenarkan pengesan peralatan elektrik yang tidak dapat diakses dengan selamat. Manfaat tambahan adalah bahawa ini sering tidak memerlukan sensor rujukan, kerana isyarat perbandingan dapat dihasilkan dengan menggunakan sumber cahaya yang serupa seperti sensor pensampelan. Biosensor optik dikelaskan kepada dua jenis iaitu biosensor pengesanan optik langsung dan biosensor pengesanan optik berlabel.
Biosensor Boleh Dipakai
Biosensor yang boleh dipakai adalah alat digital, digunakan untuk memakai tubuh manusia dalam sistem yang boleh dipakai yang berbeza seperti jam tangan pintar, baju pintar, tatu yang membolehkan tahap glukosa darah, BP, kadar degupan jantung, dll.
Pada masa ini, kita dapat melihat bahawa sensor ini memberikan isyarat peningkatan kepada dunia. Penggunaan dan kemudahan mereka yang lebih baik dapat memberikan pengalaman yang asli dalam status kecergasan masa nyata pesakit. Kebolehcapaian data ini akan memungkinkan pilihan klinikal yang unggul dan akan berlaku dalam hasil kesihatan yang lebih baik dan penggunaan sistem kesihatan yang berkemampuan tambahan.
Bagi manusia, sensor ini dapat membantu dalam pengakuan awal tindakan kesihatan dan pencegahan kemasukan ke hospital. Kemungkinan sensor ini untuk mengurangkan penginapan dan kemasukan ke hospital pasti akan menarik kesedaran positif pada masa akan datang. Juga, maklumat penyiasatan mengatakan bahawa WBS pasti akan membawa peralatan kesihatan yang boleh dipakai dengan kos efektif ke seluruh dunia.
Aplikasi Biosensor
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sensor ini menjadi sangat popular, dan boleh digunakan dalam bidang yang berbeza yang disebutkan di bawah.
- Pemeriksaan penjagaan kesihatan biasa
- Pengukuran Metabolit
- Pemeriksaan penyakit
- Rawatan insulin
- Psikoterapi klinikal & diagnosis penyakit
- Dalam Ketenteraan
- Aplikasi pertanian, dan Veterinar
- Peningkatan dadah, pengesanan kesalahan
- Pemprosesan & pemantauan dalam Perindustrian
- Kawalan pencemaran ekologi
Dari artikel di atas, akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahawa biosensor dan bioelektronik telah digunakan dalam banyak bidang perawatan kesihatan, penyelidikan sains hayat, aplikasi alam sekitar, makanan & ketenteraan. Selanjutnya, sensor ini dapat ditingkatkan sebagai nanobiotechnology. Contoh terbaik penggunaan nanobiotechnology di masa depan termasuk kertas elektronik, kanta lekap, dan Nokia morph. Berikut adalah soalan untuk anda, apa itu biosensor yang boleh dipakai?
