Главная : Биосенсоры: устройства, классификация и функциональные характеристики

Статья посвящена обсуждению биосенсоров (биологических датчиков) как независимого класса современных аналитических устройств. Приведены основные определения и отличительные характеристики биосенсоров. Обсуждаются устройство (основные компоненты) и принцип действия биологических датчиков. Биосенсоры классификацированы по типу преобразующего элемента (трансдьюсера) и по характеру биологического распознавания. Обсуждаются аналитические характеристики биосенсоров и аналитических систем на их основе. Введены новые аналитические параметры, наиболее полно отражающие функциональные характеристики электрохимических биосенсоров. В качестве примеров биологических датчиков приведены собственные достижения авторов в биосенсорике.

Биосенсор

Основные определения

Химическим сенсором называется устройство, превращающее химическую информацию (концентрацию специфического компонента в образце) в удобный для преобразования сигнал. Химические сенсоры обычно состоят из двух компонентов: из системы химического (молекулярного) распознавания (рецептора) и физико-химического преобразователя (трансдьюсера).

Биосенсоры – это разновидность химических сенсоров, в которых система распознавания имеет биохимическую природу и использует реакции либо индивидуальных биомолекул, либо биологических надмолекулярных структур. По определению биосенсора элемент биологического распознавания должен находиться в прямом пространственном контакте с преобразователем.

С нашей точки зрения необходимой характеристикой как химических, так и биологических сенсоров должна являться возможность их минитюаризации.
Уникальной особенностью биосенсоров в отличие от химических датчиков является высокая специфичность биоузнающего элемента, а также его способность осуществлять узнавание без дополнительных затрат энергии (повышения температуры, наложения потенциала и т.д.). Подобная специфичность позволяет количественно определять индивидуальное анализируемое вещество либо группу веществ в смеси огромного числа подобных соединений. Например, при помощи фермента глюкозоксидазы можно анализировать содержание глюкозы как в присутствии прочих моносахаридов, так и при наличии
ди-, три- и полисахаридов, содержащих остатки глюкозы, поскольку фермент имеет абсолютную специфичность.