Principes biocapteur

Photométrique

Beaucoup de biocapteurs optiques basés sur le phénomène de résonance plasmonique de surface sont des techniques onde évanescente. Ceci utilise une propriété des matériaux d'or et d'autres, plus précisément que d'une mince couche d'or sur une surface de verre à indice de réfraction élevé peut absorber la lumière laser, produisant des vagues d'électrons (plasmons de surface) sur la surface d'or.

Cela se produit uniquement à un angle spécifique et de longueur d'onde de la lumière incidente et est fortement dépendante de la surface de l'or, tels que la liaison d'un analyte cible à un récepteur sur la surface d'or produit un signal mesurable.

Plasmonique de surface de capteurs par résonance fonctionner en utilisant une puce de capteur constitué d'une cassette en plastique supportant une plaque de verre, dont un côté est recouvert d'une couche microscopique d'or.

Ce côté des contacts de l'appareil de détection optique de l'instrument. Le côté opposé est alors en contact avec un système d'écoulement microfluidique.

Le contact avec le système d'écoulement crée des canaux à travers lesquels les réactifs peuvent être passées en solution. Ce côté de la puce du capteur en verre peuvent être modifiées dans un certain nombre de façons, pour permettre une fixation facile de molécules d'intérêt. Normalement, il est enrobé dans carboxyméthyldextran ou composé similaire.

Lumière d'une longueur d'onde fixe est réfléchie par la face d'or de la puce à l'angle de réflexion interne totale, et détecté à l'intérieur de l'instrument. Ceci induit l'onde évanescente à pénétrer à travers la plaque de verre et d'une certaine distance dans le liquide s'écoulant sur la surface.

L'indice de réfraction sur le côté débit de la surface de la puce a une influence directe sur le comportement de la lumière réfléchie sur la face d'or. Reliure sur le côté de débit de la puce a un effet sur l'indice de réfraction et de cette façon les interactions biologiques peuvent être mesurées à un haut degré de sensibilité avec une sorte d'énergie.

Autres biocapteurs onde évanescente ont été commercialisés en utilisant des guides d'ondes où la constante de propagation à travers le guide d'onde est modifiée par l'absorption de molécules à la surface de guide d'onde.

Un tel exemple, l'interférométrie de polarisation Dual utilise un guide d'onde enterré comme une référence contre lequel le changement de constante de propagation est mesurée. D'autres configurations telles que la Mach-Zehnder ont des armes de référence défini par lithographie sur un substrat.

Des niveaux plus élevés d'intégration peut être réalisée en utilisant des géométries résonateur où la fréquence de résonance d'un résonateur en anneau changements lorsque les molécules sont absorbées.

Autres biocapteurs optiques sont principalement basées sur les changements d'absorbance ou de fluorescence d'un composé indicateur approprié et n'ont pas besoin d'une géométrie de réflexion totale interne. Par exemple, un prototype de la caséine pleinement opérationnel dispositif de détection dans le lait a été fabriqué. Le dispositif est basé sur la détection des changements dans l'absorption d'une couche d'or. Un outil de recherche largement utilisé, le micro-array, peut également être considéré comme un biocapteur.

Biocapteurs biologique incorporent souvent une forme génétiquement modifiée d'une protéine native ou de l'enzyme. La protéine est configuré pour détecter un analyte spécifique et le signal qui a suivi est lu par un instrument de détection comme un fluorimètre ou luminomètre.

Un exemple d'un biocapteur développé récemment est l'un pour la détection de la concentration cytosolique de l'AMPc analyte (adénosine monophosphate cyclique), un second messager impliqué dans la signalisation cellulaire déclenchée par des ligands interagissant avec des récepteurs sur la membrane cellulaire.

Des systèmes similaires ont été créés pour étudier les réponses cellulaires à des ligands natifs ou xénobiotiques (toxines ou des inhibiteurs de petites molécules). Ces "tests" sont couramment utilisés dans le développement de la découverte de médicaments par les sociétés pharmaceutiques et biotechnologiques.

La plupart des dosages d'AMPc dans l'utilisation actuelle nécessite la lyse des cellules avant la mesure de l'AMPc. Un biocapteur cellules vivantes pour l'AMPc peut être utilisé dans les cellules non lysées avec l'avantage supplémentaire de plusieurs lectures pour étudier la cinétique de la réaction du récepteur.

Électrochimique

Biocapteurs électrochimiques sont normalement basés sur la catalyse enzymatique d'une réaction qui produit ou consomme des électrons (telles enzymes sont justement appelés enzymes d'oxydoréduction).

Le substrat du capteur contient habituellement trois électrodes, une électrode de référence, une électrode active et une électrode de couler. Une électrode auxiliaire (également connu comme une contre-électrode) peut également être présent comme une source d'ions.

L'analyte cible est impliqué dans la réaction qui a lieu sur la surface de l'électrode active, et les ions produits créent un potentiel qui est soustraite de celle de l'électrode de référence pour donner un signal.

On peut soit mesurer le courant (taux de flux d'électrons est maintenant proportionnelle à la concentration d'analyte) à un potentiel fixé ou le potentiel peut être mesurée à courant zéro (ce qui donne une réponse logarithmique). Notez que le potentiel de l'électrode de travail ou actif est charge d'espace sensible et cela est souvent utilisé.

De plus, la détection sans étiquette et électrique directe de petits peptides et des protéines est possible par leurs charges intrinsèques utilisant biofunctionalized sensible aux ions à effet de champ de transistors.

Autre exemple, le biocapteur potentiométrique, les travaux contraires à la compréhension actuelle de sa capacité. De tels biocapteurs sont sérigraphiés, polymère conducteur revêtu, ouverte biocapteurs basés sur le potentiel du circuit immunoessais polymères conjugués.

Ils ont seulement deux électrodes et sont extrêmement sensibles et robustes. Ils permettent la détection d'analytes à des niveaux auparavant uniquement réalisables par HPLC et LC / MS et sans préparation d'échantillon rigoureux.

Le signal est produit par voie électrochimique et les changements physiques de la couche polymère conducteur en raison de changements survenus à la surface du capteur.

Ces changements peuvent être attribués à la force ionique des réactions, le pH, l'hydratation et d'oxydo-réduction, ce dernier en raison de l'étiquette d'enzymes tourner sur un substrat (capteurs utilisent des cristaux qui subissent une déformation élastique lors d'un potentiel électrique est appliqué à eux. Un potentiel alternatif (AC ) produit une onde stationnaire dans le cristal à une fréquence caractéristique.

Cette fréquence est très dépendante des propriétés élastiques du cristal, de telle sorte que si un cristal est recouvert d'un élément de reconnaissance biologique de la liaison d'un analyte cible (grand) à un récepteur va produire un changement dans la fréquence de résonance, ce qui donne une liaison signal.

Dans un mode qui utilise des ondes acoustiques de surface (SAW), la sensibilité est considérablement augmenté. Ceci est une application spécialisée de la microbalance à cristal de quartz comme un biocapteur.

Thermométrique et magnétiques biocapteurs base sont rares.

Lectures complémentaires


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