Biosensory - przyszłość analityki

Biosensory - przyszłość analityki

Biosensory, wyjątkowo dokładne miniaturowe czujniki będące połączeniem elektroniki i biotechnologii, są przyszłością analityki - dowodzą uczeni.

Zarówno w badaniu leków, analizie krwi jak i nadzorze środowiska czułe i specyficzne jak żywe istoty, a jednocześnie precyzyjne dzięki elektronice biosensory są prostym i niedrogim rozwiązaniem.

Niektóre wykorzystują enzymy, organelle komórkowe, tkanki lub całe mikroorganizmy połączone z przetwornikiem, który na drodze elektrochemicznej, optycznej lub termicznej przekształca sygnał biochemiczny w sygnał cyfrowy. Nowsze typy biosensorów dostarczają informacji na przykład o łączeniu się przeciwciał z antygenami czy odcinków DNA i RNA. W przyszłości pojawią się zapewne całe miniaturowe laboratoria, czułe, dokładne i uniwersalne.

Najbardziej rozpowszechniły się czujniki do wykrywania i pomiaru ilości glukozy. Elektrochemiczny detektor rejestrujący reakcje zachodzące z udziałem enzymu wyizolowanego z grzyba - tzw. oksydazą glukozy - pozwolił na zbudowanie wygodnych, kieszonkowych aparacików dla chorych na cukrzycę.

Dzięki działaniu enzymu na glukozę powstaje prąd elektryczny - tym silniejszy, im większe stężenie cukru. Opracowano już elektrody wszczepiane pod skórę pacjenta, co pozwala uniknąć ciągłego pobierania krwi i daje lepszą kontrolę - badanie powtarza się co 10 sekund.

Niestety, takie elektrody wytrzymują najwyżej trzy dni, zatem można ich używać głównie w szpitalach. Są też czujniki przezskórne, podobne do naręcznego zegarka. Nadal nie udało się jednak stworzyć takiego czujnika, który sterowałby wszczepioną pompą insulinową - musiałby mieć trwałość liczoną w latach.

Oprócz elektrod mierzących ilość glukozy są takie, które pozwalają określić poziom mleczanów, kreatyniny czy mocznika we krwi i moczu, przy łóżku ciężko chorego, bez straty czasu na pobieranie próbek i posyłanie ich do laboratorium.

Masowa produkcja czujników jest możliwa dzięki przejętym z mikroelektroniki technologiom, do których należy m.in. drukowanie specjalnymi "atramentami" na podłożu ceramicznym czy plastikowym lub tzw. fotolitografia - polegająca na wytrawianiu krzemowych struktur według wzorca uzyskiwanego przez ich uprzednie naświetlanie promieniowaniem UV. Wszystkie tak otrzymane czujniki są jednakowo dokładne - nie trzeba przeprowadzać kalibracji.

Nowa generacja czujników mierzy zmiany właściwości optycznych, na przykład współczynnika załamania światła, wywołane na przykład reakcją antygenu i przeciwciała. Tak działają czujniki typu SPR (surface plasmon resonance) znajdujące zastosowanie zwłaszcza w przemyśle farmaceutycznym. Ich masowa produkcja jest dużym osiągnięciem.

Biosensory wykorzystujące efekty piezoelektryczne wytwarzają ultradźwięki, co pozwala zmierzyć minimalne zmiany masy wywołane reakcją chemiczną. W niektórych czujnikach używa się świecących przeciwciał, na przykład gdy trzeba wykryć obecność broni biologicznej. Ciekawą ich cechą jest możliwość regeneracji i ponownego stosowania.

Inny najnowszy wynalazek to maleńkie, paramagnetyczne kuleczki związane z przeciwciałami. Reakcja z antygenem może być odczytana w specjalnym, niewielkim urządzeniu tak łatwo jak dane z dyskietki. Pracuje się też nad czujnikami z wykorzystaniem DNA i w pełni syntetycznymi - z cząsteczek projektowanych komputerowo.

W dziedzinie wykrywania zanieczyszczeń wody czy żywności korzysta się z wpływu trujących substancji, chociażby pestycydów, na aktywność enzymów. Służą do tego na przykład unieruchomione drożdże czy bakterie. Niektóre z nich zmodyfikowano genetycznie, aby świeciły w obecności poszukiwanej substancji.

www.haluksy.biz www.wiekannmanschnellabnehmen.eu www.celulit.com.pl