Que são Biosensors eletroquímicos?

Os biosensors eletroquímicos são uma classe de biosensors que funcionam usando um transdutor eletroquímico. Podem detectar materiais biológicos tais como enzimas, pilhas inteiras, ligantes específicas, e tecidos, mas igualmente matrizes nonbiological.

biosensorsCrédito de imagem: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Os princípios dos biosensors

Os Biosensors são os dispositivos analíticos que interpretam a informação biológica em um sinal determinante. Os Biosensors diferem de outros sistemas analíticos populares, tais como a cromatografia líquida de capacidade elevada (HPLC), que são dispositivos integrados independentes. Contudo, os biosensors podem ser incorporados em sistemas analíticos maiores. Lá, actuam como um dispositivo do receptor que possa selectivamente recolher a informação quantitativa ou semiquantitativa.

Os Biosensors são feitos de cinco componentes principais: um bioreceptor, uma relação, um elemento do transdutor, software informático, e uma interface de utilizador. Os ligamentos do bioreceptor ao analyte selectivamente, e a relação são onde um evento biológico escolhido ocorre que cause o sinal que é medido. O sinal é medido pelo elemento do transdutor. O elemento do transdutor, que no caso dos biosensors eletroquímicos é um transdutor eletroquímico, transforma o sinal do transdutor em um sinal eletrônico e amplifica-o. O software informático converte o sinal eletrônico em um parâmetro físico que possa significativa ser interpretado. Isto é apresentado então através da interface de utilizador ao operador.

Tipos de biosensors eletroquímicos

Um número de tipos diferentes de biosensors eletroquímicos existem segundo seu método para assegurar a selectividade biológica ou seu método da transdução do sinal, ou uma combinação dos dois. O receptor pode ser selectivo para um evento biocatalítico tal como uma reacção que seja catalisada por macromoléculas, incluindo enzimas, ou para um bioaffinity específico, tal como a interacção entre um analyte e uma macromolécula, independente de seu ambiente biológico.

Os métodos de detecção para transdutores eletroquímicos são diversos. Os métodos incluem a amperometria, que é baseada em medir oxidação da espécie electroactive' ou corrente electroquímica da redução. A corrente relaciona-se directamente à concentração da espécie electroactive. Um outro método é o conductometry, que confia no conductometrics de reacções de enzima e das membranas biológicas.

O Potentiometry é um método de detecção que envolva a diferença potencial de um eléctrodo do indicador e de um eléctrodo de referência quando nenhuma corrente flui entre eles. Estes são o mais geralmente eléctrodos do pH mas podem ser eléctrodos íon-selectivos. Última, os biosensors eletroquímicos podem medir analytes pela carga de superfície usando transistor do efeito de campo. Estes podem determinar concentrações do íon anexando uma membrana íon-selectiva a um transistor, que se transforme um biosensor quando acoplado com uma camada biocatalítica ou do bioaffinity.

Vantagens e desvantagens dos biosensors

Os Biosensors foram introduzidos nos anos 60, e evoluíram extremamente desde então. Os biosensors eletroquímicos têm vantagens distintas, tais como a falta da complexidade alta do sensor setup e do custo alto de outros biosensors. Em lugar de, os biosensors eletroquímicos são associados com a produção barata de circuitos micro-electrónicos e de uma relação de fácil utilização com processamento e resultados eletrônicos convencionais.

Os biosensors eletroquímicos são igualmente robustos, fáceis de miniaturizar, e oferecem limites de detecção largos mesmo quando somente os volumes pequenos de analyte estam presente. Além disso, os biosensors eletroquímicos podem ser usados para analisar biofluids com turbidez alta e os compostos óptica de absorção e de brilho.

Os biosensors eletroquímicos têm determinadas características que impedem umas revelações mais adicionais. Por exemplo, não têm o tipo da arquitetura de superfície que facilitaria a sensibilidade alta e o reconhecimento original da resposta ao evento bioquímico selecionado. Isto significa que o pH e a concentração iónica dos biofluids podem variar extremamente e desse modo influenciar o comportamento de classes vitais do biosensor, tais como immunosensors.

Devido a isto, a nanotecnologia teve aplicações aumentadas em biosensing eletroquímico sendo usado para minimizar elementos do sensor eletroquímico nos tamanhos que aumentam a relação de relação sinal-ruído. Isto é particularmente importante para os processos que são pretendidos ocorrer na relação de dispositivo e podem ser usados para descobrir métodos para usar diversas etiquetas enzimáticos para aumentar a intensidade do sinal do evento.

Aplicações de biosensors eletroquímicos

Um de biosensors eletroquímicos' que as utilizações principais são monitora directamente analytes ou a actividade biológica relativa ao analyte (produção ou consumo). Com isto, o biosensor pode monitorar as actividades de pilhas vivas ou de enzimas.

A monitoração indirecta pode ser feita para analisar os insecticidas orgânicos ou as substâncias inorgánicas que interferem com as propriedades biocatalíticas do sensor. Isto envolvem a monitoração dos metais pesados, o fluoreto, o cianureto, e outro que tem a importância alta na indústria e no ambiente. Contudo, estes são frequentemente irreversíveis, e conseqüentemente fornecem frequentemente medidas menos exactas da concentração do analyte.

Fontes

Grieshaber, D. e outros (2008). Biosensors eletroquímicos - princípios e arquiteturas do sensor. Sensores. https://doi.org/10.3390/s80314000

Thévenot, D.R. e outros (2001). Biosensors eletroquímicos: definições e classificação recomendadas. Biosensors e bioelectrónica. 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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