Βιοαισθητήρ
Είναι ένας αισθητήρας.
Ο βιοαισθητήρας είναι ένα ηλεκτρονικό μικροσύστημα προσδιορισμού ενώσεων περιβαλλοντικού, βιοχημικού, ιατρικού, βιομηχανικού κ.λπ. ενδιαφέροντος.
Ετυμολογία[]
Η ονομασία "Βιοαισθητήρας " σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "αίσθηση ".
Εισαγωγή[]
Ένας βιοαισθητήρας ορίζεται ως μία ανεξάρτητη ολοκληρωμένη συσκευή η οποία είναι ικανή να παρέχει συγκεκριμένη ποσοτική ή ημι-ποσοτική αναλυτική πληροφορία χρησιμοποιώντας ένα βιολογικό στοιχείο αναγνώρισης (βιοχημικός υποδοχέας) το οποίο βρίσκεται σε άμεση επαφή με ένα στοιχείο μετατροπέα (IUPAC, 1999).
Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά και για συσκευές ανίχνευσης που προσδιορίζουν την συγκέντρωση ουσιών και άλλες παραμέτρους βιολογικού ενδιαφέροντος χωρίς άμεση χρήση βιολογικών συστημάτων, π.χ. στη βιομηχανία τροφίμων.
Ορισμοί[]
1ος Ορισμός[]
Robocop, ένας μελλοντικός τυπικός Τρανσάνθρωπος εφοδιασμένος με πλήθος βιοαισθαιτήρων.
Είναι μια αναλυτική συσκευή, ευαίσθητη σε ένα φυσικό η χημικό ερέθισμα, η οποία μετατρέπει μια βιολογική απόκριση σε ηλεκτρικό σήμα μεταδίδοντας πληροφορίες για μια ζωτική διαδικασία.
2ος Ορισμός[]
Ο βιοαισθητήρας είναι µία αναλυτική συσκευή, η οποία µετατρέπει µία βιολογική απόκριση σε ηλεκτρικό σήµα.
3ος Ορισμός[]
Βιοαισθητήρες και βιοενεργοποιητές είναι βιοηλεκτρονικά συστήματα με σκοπό τη μεταφορά σημάτων από βιολογικές λειτουργικές μονάδες σε «συμβατικές» ηλεκτρονικές συσκευές (βιοαισθητήρες) και αντίστροφα (βιοενεργοποιητές).
Ιδιότητες[]
Ένας λειτουργικός βιοαισθητήρας πρέπει να έχει την πλειοψηφία των παρακάτω ιδιοτήτων.
- 1) Ευαισθησία και δυνατότητα διαχωρισμού
- 2) Επιλεκτικότητα και επαναληπτική ικανότητα
- 3) Ταχύτητα απόκρισης
- 4) Αξιοπιστία και ικανότητα αυτοελέγχου
- 5) Δυναμικό εύρος
- 6) Να μην επηρεάζεται από ηλεκτρικές η περιβαλλοντικές παρεμβάσεις
- 7) Να έχει συνάφεια το σήμα εξόδου με το περιβάλλον της μέτρησης
- 8) Διάρκεια ζωής και δυνατότητα επισκευής και επαναχρησιμοποίησης
- 9) Οικονομική Τιμή
Ταξινόμηση[]
Η ταξινόμηση γίνεται βάσει της αισθητήριας αρχής με την οποία ανιχνεύεται η μετρήσιμη ποσότητα και περιλαμβάνει τους εξής τύπους βιοαισθητήρων:
- 1.Αγωγιμομετρικοί
- 2.Ποτενσιομετρικοί
- 3.Χωρητικοί
- 4.Αμπερομετρικοί
- 5.Θερμιδομετρικοί
- 6.Σταθμικοί
- 7.Οπτικοί
- 8.Ακουστικοί-Συντονισμού
- 9.Φθορισμού
Ανάλογα µε την προς µελέτη αντίδραση οι βιοαισθητήρες κατατάσσονται:
- σε βιοκαταλυτικούς, στους οποίους ο υποδοχέας µπορεί να είναι ένζυµο, κύτταρο ή ιστός και
- σε βιοσυγγενικούς, όπου ο υποδοχέας µπορεί να είναι DNA, RNA, ή αντίσωµα.
Ανατομία[]
Ένας βιοαισθητήρας αποτελείται από:
- τον υποδοχέα, δηλαδή το βιολογικό υλικό που ακινητοποιείται στην επιφάνεια του αισθητήρα και αντιδρά µε τον αναλύτη, ο οποίος είναι κάποιο άλλο µόριο που προστίθεται στο διάλυµα,
- τον µεταγωγέα, ο οποίος µετρά τη φυσικοχηµική µεταβολή και µπορεί να είναι
- ακουστικός,
- οπτικός ή
- ηλεκτροχηµικός και
- από το ηλεκτρικό τµήµα, το οποίο λαµβάνει το σήµα από το µεταγωγέα, το καταγράφει και το εκφράζει υπό µορφή µετρήσεων.
Επίσης ένας βιοαισθητήρας διαθέτει τα εξής εξαρτήματα:
- 1.βιοκαταλύτης
- 2.μετατροπέας
- 3.ενισχυτής
- 4.επεξεργαστής
- 5.έξοδος-οθόνη
Ενζυμικός Βιοαισθητήρας[]
Ο ενζυμικός βιοαισθητήρας (enzyme biosensor) είναι ένα ηλεκτρονικό μικροσύστημα προσδιορισμού ενώσεων περιβαλλοντικού, βιοχημικού, ιατρικού, βιομηχανικού κ.λπ. ενδιαφέροντος, η λειτουργία του οποίου βασίζεται σε ακινητοποιημένα ένζυμα. Τυπικά, αποτελείται από ένα βιολογικό τμήμα που ευρίσκεται σε επαφή με έναν χημικό μεταλλάκτη, και ένα ηλεκτρονικό τμήμα που περιλαμβάνει την ανιχνευτική διάταξη και την μονάδα επεξεργασίας. Στο βιολογικό τμήμα εντοπίζεται το ακινητοποιημένο ένζυμο και εκεί πραγματοποιείται η Χημική Αντίδραση. Συνέπεια της αντίδρασης είναι η μεταβολή κάποιας χημικής ή φυσικής παραμέτρου του συστήματος. Η μεταβολή αυτή μετατρέπεται από τον μεταλλάκτη σε μετρήσιμο σήμα, το οποίο καταλήγει μέσω του ανιχνευτή στην μονάδα επεξεργασίας.
Οι βιοαισθητήρες χαρακτηρίζονται από αξιοπιστία και εκλεκτικότητα, προσφέρουν την δυνατότητα επανειλημμένης και μακροχρόνιας χρησιμοποιήσεώς τους, ακόμη και με πολύπλοκα μη προεπεξεργασμένα δείγματα, ενώ με την συνεχή εξέλιξη της μικροηλεκτρονικής διαμορφώνονται ως φορητές εύχρηστες συσκευές.
Οι ενζυμικοί βιοαισθητήρες, ανάλογα με την αρχή λειτουργίας τους, διακρίνονται σε:
- οπτικούς,
- ηλεκτροχημικούς,
- πιεζοηλεκτρικούς,
- ακουστικούς και
- θερμικούς.
Οι οπτικοί βιοαισθητήρες οι οποίοι βασίζονται στην τεχνολογία οπτικών ινών (opticalfibres), έχουν σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον.
Στην περίπτωση ενός οπτικού βιοαισθητήρα, ως αποτέλεσμα της ενζυμικής αντίδρασης μεταβάλλεται συγκεκριμένη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, συνήθως η ορατή περιοχή, οπότε από αυτή την μεταβολήείναι εφικτή η παρακολούθηση της ενζυμικής αντίδρασης χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές (οπτική απορρόφηση, φθορισμός, χημειο- και βιο-φωταύγεια).
Η εν λόγω οπτική μεταβολή συσχετίζεται ποσοτικά με την παρουσία της μετρούμενης ένωσης στο δείγμα η οποία εννοείται ότι επηρεάζει την ενζυμική αντίδραση. Οι οπτικές ίνες αποτελούν κυματοδηγούς (waveguides) και μεταφέρουν το οπτικό σήμα σε μεγάλες αποστάσεις, όπως, σε αντιστοιχία, τα μεταλλικά καλώδια μεταφέρουν το Ηλεκτρικό Ρεύμα.
Συνεπώς οποιαδήποτε οπτική μεταβολή η οποία οφείλεται στην δράση του ενζύμου που βρίσκεται ακινητοποιημένο στο άκρο της οπτικής ίνας, είναι δυνατόν να μεταφερθεί στον ανιχνευτή του βιοαισθητήρα και το φαινόμενο να εκτιμηθεί ποσοτικά. Σε άλλη τεχνική εφαρμογή των οπτικών ινών, το ένζυμο ή άλλο κατάλληλο μόριο είναι δυνατόν να ακινητοποιηθεί όχι στο άκρο, αλλά στην εξωτερική επιφάνεια της ίνας και να ‘φωτίζεται’ από το λεγόμενο διαφεύγον κύμα (evanescent wave). Αυτό αποτελεί μια λεπτότατη στιβάδα φωτός που εξέρχεται από την ίνα και την περιβάλει. Συνεπώς, οι τυχόν οπτικές μεταβολές που πραγματοποιούνται μέσα στα όρια του διαφεύγοντος κύματος, επηρεάζουν την ένταση του κυρίως κύματος που διατρέχει εσωτερικά την ίνα, φαινόμενο το οποίο και εκτιμάται ποσοτικά.
Έχει κατασκευαστεί και δοκιμαστεί με επιτυχία ένας νέος φορητός ενζυμικός βιοαισθητήρας οπτικών ινών για την ανίχνευση και τον προσδιορισμό σε φυσικά ύδατα των οργανοφωσφορικών και καρβαμιδικών αγροχημικών dichlorvos και carbaryl, αντιστοίχως. Ο βιοαισθητήρας αυτός χρησιμοποιεί σύστημα που αποτελείται από ακινητοποιημένη χολινεστεράση και δείκτη ιώδες της βρωμοκρεσόλης. Επίσης, έχει αναπτυχθεί και δοκιμαστεί με επιτυχία μια νέα οπτική μέθοδος προσδιορισμού της λεκιθίνης (φωσφατιδυλοχολίνης) σε αίμα και εμπορικά δισκία. Η μέθοδος χρησιμοποιεί συν-ακινητοποιημένα δυο ένζυμα, φωσφολιπάση D και οξειδάση της χολίνης, μαζί με μια χρωστική-δείκτη.
Υπό ανάπτυξη και κατασκευή βρίσκεται ένας νέος φορητός ενζυμικός βιοαισθητήρας οπτικών ινών για τον προσδιορισμό των τριαζινικών αγροχημικών atrazine και alachlor. Ο βιοαισθητήρας αυτός βασίζεται σε γενετικά ανασυνδυασμένη και ακινητοποιημένη μορφή του ενζύμου S-μεταφοράση του γλουταθείου (GST). Το εν λόγω ένζυμο προέκυψε από εφαρμογή ενζυμικής μηχανικής.
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
- Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
- Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
- Εργαστήριο Ενζυμικής Τεχνολογίας, aua.gr
- [ ]
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)