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¿Cuáles son biosensores electroquímicos?

Los biosensores electroquímicos son una clase de los biosensores que funcionan usando un transductor electroquímico. Pueden descubrir los materiales biológicos tales como enzimas, células enteras, ligands específicos, y tejidos, pero también matrices no biológicas.

biosensoresHaber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Los fundamentos de biosensores

Los biosensores son los dispositivos analíticos que interpretan la información biológica en una señal cuantificable. Los biosensores difieren de otros sistemas analíticos populares, tales como cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), en que son dispositivos integrados independientes. Sin embargo, los biosensores se pueden incorporar en sistemas analíticos más grandes. Allí, actúan como dispositivo del receptor que pueda cerco selectivamente la información cuantitativa o semiquantitativa.

Los biosensores se hacen de cinco componentes principales: un bioreceptor, un interfaz, un elemento del transductor, programas informáticos, y una interfaz de usuario. Los lazos del bioreceptor al analito selectivamente, y el interfaz es donde ocurre una acción biológica elegida que da lugar a la señal se mide que. La señal es medida por el elemento del transductor. El elemento del transductor, que en el caso de biosensores electroquímicos es un transductor electroquímico, gira la señal del transductor en una señal electrónica y la amplifica. Los programas informáticos convierten la señal electrónica en un parámetro físico que pueda ser interpretado significativo. Esto entonces se presenta a través de la interfaz de usuario al operador.

Tipos de biosensores electroquímicos

Varios diversos tipos de biosensores electroquímicos existen dependiendo de su método para asegurar selectividad biológica o de su método de la transducción de la señal, o de una combinación de los dos. El receptor puede ser selectivo para una acción biocatalítica tal como una reacción que sea catalizada por las macromoléculas, incluyendo las enzimas, o para un bioaffinity específico, tal como la acción recíproca entre un analito y una macromolécula, independiente de su ambiente biológico.

Los métodos de detección para los transductores electroquímicos son diversos. Los métodos incluyen la amperimetría, que se basa en la medición oxidación de la especie electroactive' o corriente electroquímica de la reducción. La corriente se relaciona directamente con la concentración de la especie electroactive. Otro método es el conductometría, que confía en el conductometrics de las reacciones enzimáticas y de las membranas biológicas.

La potenciometría es un método de detección que implica la diferencia potencial de un electrodo del indicador y de un electrodo de referencia cuando ninguna corriente fluye entre ellos. Éstos son lo más común posible electrodos del pH pero pueden ser electrodos ión-selectivos. Pasado, los biosensores electroquímicos pueden medir los analitos por la carga superficial usando los transistores del efecto de campo. Éstos pueden determinar concentraciones del ión sujetando una membrana ión-selectiva a un transistor, que se convierte en un biosensor cuando está acoplado con una capa biocatalítica o del bioaffinity.

Ventajas y desventajas de biosensores

Los biosensores fueron introducidos en los años 60, y se han desarrollado grandemente desde entonces. Los biosensores electroquímicos tienen ventajas distintas, tales como faltar la alta complejidad del sensor fijado y el alto costo de otros biosensores. En lugar, los biosensores electroquímicos se asocian a la producción barata de circuitos microelectrónicos y de un interfaz convivial con el tramitación y resultados electrónicos convencionales.

Los biosensores electroquímicos son también robustos, fáciles de miniaturizar, y ofrecen límites de detección amplios incluso cuando solamente los pequeños volúmenes de analito están presentes. Además, los biosensores electroquímicos se pueden utilizar para analizar biofluids con alta turbiedad y composiciones ópticamente de absorción y que son fluorescentes.

Los biosensores electroquímicos tienen ciertas características que obstaculicen otros progresos. Por ejemplo, no tienen el tipo de configuración superficial que facilitaría alta sensibilidad y el reconocimiento único de la reacción a la acción bioquímica seleccionada. Esto significa que el pH y la fuerza iónica de biofluids pueden variar grandemente y de tal modo influenciar el comportamiento de las clases vitales del biosensor, tales como immunosensors.

Debido a esto, la nanotecnología ha tenido usos crecientes en biosensing electroquímico por ser utilizado para disminuir elementos del sensor electroquímico en las tallas que aumentan el ratio señal/ruido. Esto es determinado importante para los procesos que se piensan para ocurrir en el interfaz de dispositivo y se pueden utilizar para descubrir métodos para utilizar varias escrituras de la etiqueta enzimáticas para aumentar la intensidad de la señal de la acción.

Usos de biosensores electroquímicos

Uno de biosensores electroquímicos son los' que usos principales vigila directamente los analitos o la actividad biológica relacionada con el analito (producción o consumo). Con esto, el biosensor puede vigilar las actividades de células vivas o de enzimas.

La supervisión indirecta se puede hacer para analizar los pesticidas orgánicos o las substancias inorgánicas que interfieren con las propiedades biocatalíticas del sensor. Esto implica vigilar de metales pesados, el fluoruro, el cianuro, y otros que tienen alta importancia en industria y el ambiente. Sin embargo, éstos son a menudo irreversibles, y por lo tanto ofrecen a menudo mediciones menos exactas de la concentración del analito.

Fuentes

Grieshaber, D. y otros (2008). Biosensores electroquímicos - principios y configuraciones del sensor. Sensores. https://doi.org/10.3390/s80314000

Thévenot, D.R. y otros (2001). Biosensores electroquímicos: definiciones y clasificación recomendadas. Biosensores y 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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