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Quels sont les biocapteurs électrochimiques ?

Les biocapteurs électrochimiques sont une classe des biocapteurs qui fonctionnent utilisant un transducteur électrochimique. Ils peuvent trouver les matériaux biologiques tels que des enzymes, des cellules entières, des ligands spécifiques, et des tissus, mais également des modifications sans enzymes.

biocapteursCrédit d'image : Kateryna Kon/Shutterstock.com

Les éléments des biocapteurs

Les biocapteurs sont des dispositifs analytiques qui interprètent l'information biologique dans un signe quantifiable. Les biocapteurs diffèrent d'autres systèmes analytiques populaires, tels que la chromatographie liquide haute performance (HPLC), du fait ils sont les dispositifs intégrés indépendants. Cependant, des biocapteurs peuvent être comportés à de plus grands systèmes analytiques. Là, ils agissent en tant que dispositif de récepteur qui peut sélecteur collecter des informations quantitatives ou semi-quantitatives.

Des biocapteurs sont faits de cinq composantes principales : un bioreceptor, une surface adjacente, un élément de transducteur, logiciel, et une interface utilisateur. Les grippages de bioreceptor à l'analyte sélecteur, et la surface adjacente est où un événement biologique choisi se produit qui provoque le signe qui est mesuré. Le signe est mesuré par l'élément de transducteur. L'élément de transducteur, qui dans le cas des biocapteurs électrochimiques est un transducteur électrochimique, transforme le signe de transducteur en signe électronique et l'amplifie. Le logiciel convertit le signe électronique en paramètre matériel qui peut clairement être interprété. Ceci est alors présenté par l'interface utilisateur au conducteur.

Types de biocapteurs électrochimiques

Un certain nombre de différents types de biocapteurs électrochimiques existent selon leur méthode pour assurer la sélectivité biologique ou leur méthode de transduction du signal, ou une combinaison des deux. Le récepteur peut être sélecteur pour un événement biocatalytique tel qu'une réaction qui est catalysée par des macromolécules, y compris des enzymes, ou pour un bioaffinity spécifique, tel que l'interaction entre une analyte et une macromolécule, indépendant de leur environnement biologique.

Les méthodes de dépistage pour les transducteurs électrochimiques sont diverses. Les méthodes comprennent l'ampérométrie, qui est basée sur mesurer le courant électrochimique de l'oxydation ou de la réduction des substances electroactive. Le courant associe directement à la concentration de la substance electroactive. Une autre méthode est une conductométrie, qui se fonde sur le conductometrics des réactions enzymiques et des membranes biologiques.

La potentiométrie est une méthode de dépistage qui comporte la différence potentielle d'une électrode d'indicateur et d'une électrode de référence quand aucun courant ne circule entre elles. Ce sont le plus couramment des électrodes de pH mais peuvent être les électrodes ion-sélectrices. Pour finir, les biocapteurs électrochimiques peuvent mesurer des analytes par la charge extérieure utilisant des transistors à effet de champ. Ceux-ci peuvent déterminer des concentrations en ion en fixant une membrane ion-sélectrice à un transistor, qui devient un biocapteur une fois ajouté à une couche biocatalytique ou de bioaffinity.

Avantages et désavantages des biocapteurs

Des biocapteurs ont été introduits pendant les années 1960, et ont évolué grand depuis lors. Les biocapteurs électrochimiques ont des avantages distincts, tels que manquer de la complexité élevée de l'installation de détecteur et du coût élevé d'autres biocapteurs. Au lieu de cela, des biocapteurs électrochimiques sont associés à la production bon marché des circuits microélectroniques et d'une surface adjacente conviviale avec le traitement et les résultats électroniques conventionnels.

Les biocapteurs électrochimiques sont également robustes, faciles à miniaturiser, et offrent des limites de détection grandes même lorsque seulement les petits volumes d'analyte sont présents. En outre, des biocapteurs électrochimiques peuvent être employés pour analyser des biofluids avec la turbidité élevée et les composés optiquement de absorption et brillants par fluorescence.

Les biocapteurs électrochimiques ont certaines caractéristiques qui gênent des développements ultérieurs. Par exemple, ils n'ont pas le type d'architecture extérieure qui faciliterait la sensibilité élevée et la seule reconnaissance de la réaction à l'événement biochimique sélecté. Ceci signifie que le pH et la concentration ionique des biofluids peuvent varier grand et influencer de ce fait le comportement des classes indispensables de biocapteur, telles que des immunosensors.

Pour cette raison, la nanotechnologie a eu des applications accrues dans biosensing électrochimique en étant employé pour réduire à un minimum des éléments de détecteur électrochimique dans les tailles qui augmentent le rapport signal/bruit. C'est particulièrement important pour les procédés qui se destinent pour se produire à la surface adjacente de dispositif et peuvent être employés pour découvrir des méthodes pour employer plusieurs marques enzymatiques pour augmenter l'intensité du signe d'événement.

Applications des biocapteurs électrochimiques

Un de biocapteurs électrochimiques' les utilisations que principales est surveillent directement des analytes ou l'activité biologique relative à l'analyte (production ou consommation). Par ceci, le biocapteur peut surveiller les activités des cellules vivantes ou des enzymes.

La surveillance indirecte peut être faite pour analyser les pesticides organiques ou les substances minérales qui nuisent les propriétés biocatalytiques du détecteur. Ceci comporte la surveillance des métaux lourds, le fluorure, le cyanure, et d'autres qui ont l'importance élevée dans l'industrie et l'environnement. Cependant, ce sont souvent irréversibles, et pour cette raison fournissent souvent des mesures moins exactes de concentration en analyte.

Sources

Grieshaber, D. et autres (2008). Biocapteurs électrochimiques - principes et architectures de détecteur. Détecteurs. https://doi.org/10.3390/s80314000

Thévenot, D.R. et autres (2001). Biocapteurs électrochimiques : définitions et catégorie recommandées. Biocapteurs et bioélectronique. https://doi.org/10.1016/s0956-5663(01)00115-4

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Last Updated: Jan 8, 2020

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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