Le premier biocapteur a été inventé en 1950 par le biochimiste américain «L.L Clark». Ce biocapteur est utilisé pour mesurer l'oxygène dans le sang, et l'électrode utilisée dans ce capteur est appelée électrode de Clark ou électrode à oxygène. Ensuite, un gel avec l'enzyme d'oxydation du glucose a été déposé sur l'électrode à oxygène pour calculer la glycémie. De manière correspondante, l'enzyme uréase a été utilisée avec une électrode qui a été inventée en particulier pour les ions NH4 ++ pour calculer l'urée dans des fluides corporels tels que l'urine et le sang.
Il existe trois générations de biocapteurs disponibles sur le marché. Dans le premier type de biocapteur, la réaction du produit se disperse vers le capteur et provoque la réaction électrique. Dans le second type, le capteur fait intervenir notamment des médiateurs entre le capteur et la réponse afin de produire une meilleure réponse. Dans le troisième type, la réponse elle-même provoque la réaction et aucun médiateur n'est directement impliqué. Cet article donne un aperçu d'un biocapteur, fonctionnement des biocapteurs, différents types et ses applications.
Qu'est-ce qu'un biocapteur?
Les biocapteurs peuvent être définis comme des dispositifs analytiques qui comprennent une combinaison d'éléments de détection biologique comme un système de capteur et un transducteur. Lorsque nous comparons avec tout autre appareil de diagnostic existant actuellement, ces capteurs sont avancés dans les conditions de sélectivité ainsi que de sensibilité. Le applications de ces biocapteurs comprennent principalement la vérification du contrôle de la pollution écologique, dans le domaine de l'agriculture ainsi que dans les industries alimentaires. Les principales caractéristiques des biocapteurs sont la stabilité, le coût, la sensibilité et la reproductibilité.
Principaux composants d'un biocapteur
Le diagramme du biocapteur comprend trois segments à savoir, le capteur, le transducteur et les électrons associés. Dans le premier segment, le capteur est une partie biologique sensible, le second segment est la partie détecteur qui modifie le signal résultant du contact de l'analyte et pour les résultats qu'il affiche de manière accessible. La dernière section comprend un amplificateur qui est connu sous le nom de circuit de conditionnement de signal, une unité d'affichage ainsi que le processeur.
Principe de fonctionnement des biocapteurs
Habituellement, une enzyme spécifique ou une matière biologique préférée est désactivée par certains des procédés habituels, et la matière biologique désactivée est en contact proche avec le transducteur. L'analyte se connecte à l'objet biologique pour former un analyte clair qui à son tour donne la réaction électronique qui peut être calculée. Dans certains exemples, l'analyte est changé en un dispositif qui peut être connecté à la décharge de gaz, de chaleur, d'ions électroniques ou d'ions hydrogène. Dans ce, le transducteur peut modifier l'appareil lié convertit en signaux électriques qui peuvent être modifiés et calculés.
Fonctionnement des biocapteurs
Le signal électrique du transducteur est souvent faible et se superpose sur une ligne de base assez élevée. En général, le traitement du signal comprend la déduction d'un signal de ligne de base de position, obtenu à partir d'un transducteur associé sans aucun revêtement de biocatalyseur.
Le caractère relativement lent de la réaction du biocapteur atténue considérablement le problème de la filtration du bruit électrique. Dans cette étape, la sortie directe sera un signal analogique mais il est modifié en forme numérique et accepté à un microprocesseur phase où les informations progressent, influencées vers les unités préférées et o / p vers un magasin de données.
Types de biocapteurs
Les différents types de biocapteurs sont classés en fonction du dispositif capteur ainsi que du matériel biologique discuté ci-dessous.
1. Biocapteur électrochimique
Généralement, le biocapteur électrochimique est basé sur la réaction de catalyse enzymatique qui consomme ou génère des électrons. Ces types d'enzymes sont appelés enzymes Redox. Le substrat de ce biocapteur comprend généralement trois électrodes telles qu'un compteur, une référence et un type de travail.
L'analyte objet est engagé dans la réponse qui se produit à la surface d'une électrode active, et cette réaction peut également générer un transfert d'électrons à travers le potentiel à double couche. Le courant peut être calculé à un potentiel défini.
Les biocapteurs électrochimiques sont classés en quatre types
- Biocapteurs ampérométriques
- Biocapteurs potentiométriques
- Biocapteurs impédimétriques
- Biocapteurs voltammétriques
2. Biocapteur ampérométrique
Un biocapteur ampérométrique est un dispositif incorporé autonome basé sur la quantité de courant résultant de l'oxydation offrant des informations analytiques quantitatives exactes.
Généralement, ces biocapteurs ont des temps de réaction, des plages énergétiques et des sensibilités comparables aux biocapteurs potentiométriques. Le biocapteur ampérométrique simple utilisé fréquemment comprend l'électrode «Clark oxygène».
La règle de ce biocapteur est basée sur la quantité de flux de courant entre la contre-électrode et le fonctionnement qui est encouragée par une réponse redox au niveau de l'électrode opérationnelle. Le choix des centres d'analytes est essentiel pour une large sélection d'utilisations, comprenant le criblage de médicaments à haut débit, le contrôle de la qualité, la recherche et la manipulation des problèmes et la vérification biologique.
3. Biocapteurs potentiométriques
Ce type de biocapteur fournit une réponse logarithmique au moyen d'une plage énergétique élevée. Ces biocapteurs sont souvent complétés par un moniteur produisant des prototypes d'électrodes reposant sur un substrat synthétique, recouvert d'un polymère performant auquel une enzyme est connectée.
Ils comprennent deux électrodes extrêmement réactives et résistantes. Ils permettent la reconnaissance des analytes sur les étapes avant seulement réalisables par HPLC, LC / MS et sans préparation exacte du modèle.
Tous les types de biocapteurs occupent généralement le moins de préparation d'échantillon car le composant de détection biologique est extrêmement difficile à utiliser pour l'analyte perturbé. Par les changements de physique et électrochimique, le signal sera généré par dans la couche de polymère conducteur en raison de la modification se produisant à l'extérieur du biocapteur.
Ces changements peuvent être attribués à la force ionique, à l'hydratation, au pH et aux réponses redox, le plus tardif étant le marqueur de l'enzyme tournant au-dessus d'un substrat. Dans les FET , la borne de grille a été changée avec un anticorps ou une enzyme, peut également détecter des attentions très faibles de différents analytes parce que l'analyte requis vers la borne de grille modifie le courant drain-source.
4. Biocapteurs impédimétriques
L'EIS (spectroscopie d'impédance électrochimique) est un indicateur sensible pour une large gamme de propriétés physiques et chimiques. Une tendance à la hausse vers l'expansion des biocapteurs impédimétriques est actuellement observée. Les techniques d'impédimétrie ont été exécutées pour différencier l'invention des biocapteurs ainsi que pour examiner les réponses catalysées des enzymes lectines, acides nucléiques, récepteurs, cellules entières et anticorps.
5. Biocapteur voltammétrique
Cette communication est la base d'un nouveau biocapteur voltampérométrique pour remarquer l'acrylamide. Ce biocapteur a été construit avec une électrode de colle de carbone personnalisée avec Hb (hémoglobine), qui comprend quatre groupes prostatiques de l'ourlet (Fe). Ce type d'électrode montre une procédure d'oxydation ou de réduction réversible de l'Hb (Fe).
Biocapteur physique
Dans les conditions de classification, les biocapteurs physiques sont les capteurs les plus fondamentaux et les plus largement utilisés. Les idées principales derrière cette catégorisation proviennent également de l'inspection de l'esprit humain. Comme la méthode de travail générale derrière l'intelligence de l'ouïe, de la vue, du toucher est de réagir sur les stimuli physiques extérieurs, par conséquent, tout dispositif de détection qui offre une réaction aux possessions physiques du milieu a été nommé biocapteur physique.
Les biocapteurs physiques sont classés en deux types, à savoir le biocapteur piézoélectrique et le biocapteur thermométrique.
Biocapteurs piézoélectriques
Ces capteurs sont un ensemble de dispositifs analytiques qui fonctionnent sur une loi de «l'enregistrement des interactions d'affinité». La plate-forme d'un piézoélectrique est un élément capteur qui travaille sur la loi des oscillations transformées en raison d'un saut de collection à la surface d'un cristal piézoélectrique. Dans cette analyse, les biocapteurs ont leur surface modifiée avec un antigène ou un anticorps, un polymère à empreinte moléculaire et des informations héréditaires. Les parties de détection déclarées sont normalement réunies à l'aide de nanoparticules.
Biocapteur thermométrique
Il existe différents types de réactions biologiques qui sont liés à l'invention de la chaleur, ce qui constitue la base des biocapteurs thermométriques. Ces capteurs sont généralement appelés biocapteurs thermiques
Thermométrique- le biocapteur est utilisé pour mesurer ou estimer le cholestérol sérique. Au fur et à mesure que le cholestérol est oxydé par l'enzyme que le cholestérol s'oxyde, alors la chaleur sera produite qui peut être calculée. De même, des évaluations du glucose, de l'urée, de l'acide urique et de la pénicilline G peuvent être effectuées avec ces biocapteurs.
Biocapteur optique
Le biocapteur optique est un appareil qui utilise un principe de mesure optique. Ils utilisent le la fibre optique ainsi que des transducteurs optoélectroniques. Le terme optrode représente une compression des deux termes optique et électrode. Ces capteurs impliquent principalement des anticorps et des enzymes comme les éléments transducteurs.
Les biocapteurs optiques permettent une détection sécurisée de l'équipement inaccessible non électrique. Un avantage supplémentaire est que ceux-ci n'ont souvent pas besoin de capteurs de référence, car le signal comparatif peut être produit en utilisant la source lumineuse similaire comme le capteur d'échantillonnage. Les biocapteurs optiques sont classés en deux types, à savoir le biocapteur à détection optique directe et le biocapteur à détection optique marqué.
Biocapteurs portables
Le biocapteur portable est un appareil numérique, utilisé pour porter sur le corps humain dans différents systèmes portables tels que les montres intelligentes, les chemises intelligentes, les tatouages qui permettent les niveaux de glycémie, la TA, le rythme cardiaque, etc.
De nos jours, nous pouvons remarquer que ces capteurs transmettent un signal d'amélioration au monde. Leur meilleure utilisation et leur facilité peuvent donner un niveau d’expérience original à l’état de forme physique d’un patient en temps réel. Cette accessibilité des données permettra un choix clinique supérieur et se traduira par de meilleurs résultats de santé et une utilisation plus efficace des systèmes de santé.
Pour les êtres humains, ces capteurs peuvent aider à la reconnaissance prématurée des actions de santé et à la prévention des hospitalisations. La possibilité de ces capteurs de réduire les séjours à l'hôpital et les réadmissions attirera certainement une prise de conscience positive dans un avenir proche. En outre, les informations d'enquête indiquent que WBS transportera certainement un équipement de santé portable rentable dans le monde.
Applications des biocapteurs
Ces dernières années, ces capteurs sont devenus très populaires, et ils sont applicables dans différents domaines qui sont mentionnés ci-dessous.
- Contrôle de santé commun
- Mesure des métabolites
- Dépistage de la maladie
- Traitement à l'insuline
- Psychothérapie clinique et diagnostic de la maladie
- En militaire
- Applications agricoles et vétérinaires
- Amélioration des drogues, détection des infractions
- Traitement et surveillance dans l'industrie
- Contrôle écologique de la pollution
De l'article ci-dessus, enfin, nous pouvons conclure que biocapteurs et bioélectronique ont été utilisés dans de nombreux domaines de la santé, de la recherche en sciences de la vie, des applications environnementales, alimentaires et militaires. En outre, ces capteurs peuvent être améliorés en tant que nanobiotechnologie. Le meilleur exemple de l'utilisation future de la nanobiotechnologie comprend le papier électronique, les lentilles de contact et Nokia morph. Voici une question pour vous, que sont les biocapteurs portables?
