바이오 센서

바이오 센서란 무엇인가?

바이오 센서란 생물학적 활성 성분이 신호 변환기와 전자식 탐지기 및 증폭기가 있는 장치의 요소를 측정하는 분석 물질을 탑색 합니다. 측정 원리는 본질적으로 특정 분자와 결합된 생물학적 센서 재료와 상호 작용하여 생화학 또는 광학 신호를 생성하며, 이는 트랜스 듀서에 의해 전기 신호로 변환되어 궁극적으로 전자적으로 증폭되고 디스플레이됩니다. 획득된 신호를 정량화하는 것 외에도 특이성, 동역학, 친화성, 활동 또는 화학량에 대한 추가 정보를 측정하고 해석할 수 있습니다. 다양한 생물학적 구조가 센서, 특히 효소 및 항체뿐만 아니라 아포 효소, 핵산, 렉틴, 염료, 세포 수용체로 사용될 수 있습니다. 세포 소기관, 세포, 조직의 섹션 및 미생물은 다양한 방식으로 트랜스 듀서에 고정됩니다. 바이오 센서의 최근의 개발은 종종 시험관내 진화를 사용하여 개발된 매우 특이한 결합 특성을 갖는 핵산 분자인 촉매 항체 또는 압 타머의 형태를 포함하는 인공 효소의 사용에 기초합니다. 주요 변환기는 전기 화학(전류계, 전위차계 및 전도계 바이오 센서) 또는 광학 원리(광학 바이오 센서)를 기반으로 하는 변환기입니다. 또한, 압전파 음향, 열량 측정 및 기타 방법이 사용됩니다. 주로 전기 화학적 바이오 센서가 작동 전극에 전기 화학적 전위를 기준 전극에 대하여 일정한 경우, 즉, 전류 측정 기초에서 전류 흐름 중에 측정되는 그 산화 또는 환원 전극 활성 물질의 전류 흐름은 넓은 범위에서 측정할 물질의 농도에 정비례합니다. 이러한 시스템 중 다수는 Clark 산소 전극을 기준으로 작동합니다. 글루코스 옥시다제의 변환은 글루코스 및 산소에 글루콘산 및 과산화수소를 공급하고, 산소 앞에 전극과 포도당의 존재하에 산소 소비를 측정하였습니다. 이러한 포도당 센서는 당뇨병 환자의 혈당 수준을 제어하는 성숙한 형태와 표준으로 제공됩니다. 락트산, 아스코르브산 또는 글루타메이트와 같은 많은 화합물의 유사한 시스템이 개발되었으며 , 말레이트 또는 시트레이트와 같은 다른 시스템의 경우, 효소 구현은 아직 형질 도입 가능한 생성물을 제공하지 않는 여러 직렬연결된 효소로 구성된 시스템이 개발되었습니다. 연구 과정 중 종종 산소의 측정이 어렵기 때문에 산화 효소 반응에서 생성된 과산화수소는 대부분 측정되거나 그 측정의 매개체가 됩니다. 산소는 다른 보조 기판 대신에 전자 수용체 또는 공여체로서 작용하고 전극에 의해 검출될 수 있는 것을 사용합니다. 초소형으로 제공되는이 바이오 센서는 특히 의료 분야에서 매우 중요하게 이용될 것입니다. 포도당, 젖산, 호르몬 또는 신경 전달 물질과 같은 중요한 물질의 지속적인 체외 측정을 위한 임플란트 무전위 조건에서 측정 전극의 전위가 기준 전극의 전위와 관련하여 측정되는 전위차 변환기가 있는 바이오 센서를 사용하여 산화 환원 전위를 결정합니다. 이온성 성분 및 이온 감응 전극 전도도 바이오 센서의 도움으로 전기 전도도의 변화를 확인할 수 있습니다. 정제된 시스템에서 바이오 센서는 물질의 유형과 양을 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 여기서 전극은 변환기의 이온 채널이 있는 영역에서 막 역할을 합니다. 전해질 용액을 사이에 두고 이온 채널의 하부는 전극에 단단히 연결되어 있으며 상부에는 자유롭게 움직일 수 있고 특정 항체가 제공됩니다. 다른 특정 항체는 막에 단단히 고정되어 있습니다. 특정 항체에 의해 결합된 샘플로부터의 물질은 이온 채널 상부의 착화 및 고정화를 초래하며, 이는 전도도 감소로 검출될 수 있습니다. 이와 함께 광바이오센서 층 두께의 변화, 굴절률, 광흡수 및 방출이 기록되며, 광 라우팅은 일반적으로 유리 섬유를 통해 이루어집니다. 이들 센서는 주로 기질 또는 항원이 상보적 핵산에 결합하거나 하이브리드화 하는 효소, 면역 또는 핵산 센서입니다. 검출할 물질에는 라벨을 붙여야 하며 형광단이 가장 잘 부착된 라벨이 있어야 합니다. 핵산 센서의 경우 종종 형광 표시된 층간 삽입 물질을 사용하여 혼성화를 검출합니다. 검출의 목표는 보조 반응과 물질이 필요하지 않으며, 보다 직접적인 트랜스듀서 시스템과 함께 작동하는 것입니다. 광학 바이오 센서 기술의 특징은 표면 플라즈몬 공명 방법입니다. 이 방법에서 항체는 금층에 고정됩니다. 분석 될 물질이 항체에 결합하면 이는 궁극적으로 금층 근처에서 굴절률의 많은 변화를 초래합니다. 이 시스템을 사용하면 다양한 생체 분자의 상호 작용을 추적할 수 있습니다. 또 다른 방법은 압전 바이오 센서에 사용됩니다. 적용된 센서의 변환기는 전송 및 등록되는 주파수 종속 음향파를 생성하는 수정 작업입니다. 주파수는 결정의 표면과 하중에 따라 달라집니다. 결정이 적절한 플라스틱으로 코팅되면 가스 혼합물이 이성질체 형태의 분자 결정의 진동 주파수의 변화로부터 결정될 수 있습니다. 또한 항원으로 코팅된 석영 결정에 기초한 바이오 센서는 HIV에 대한 항체를 검출하는 데 사용됩니다. 다른 형태의 바이오 센서는 열 방출 측정을 기반으로합니다. 발열 반응 또는 리간드 수용체 결합의 파괴에 필요한 힘의 측정 시 바이오 센서의 감도, 정보 상자, 바이오 일렉트로닉스, 센서 기술이 필요로 합니다. 바이오 센서 연구진에 의해 실리콘 칩으로 이루어진 바이오센서를 적용하여 곤충의 냄새 감각을 이용한 실험을 진행 한 보고서가 있습니다. 곤충에 적용된 바이오 센서는 전해액에 침지되어 전기 신호의 전송을 허용하면서 연결된 트랜지스터에서 더 높은 전류 흐름을 유발합니다. 실험에서 콜로라도 비틀이 먹은 식물의 향기를 등록하고 바이오 센서로 사용될 경우 살충제가 필요할 때만 스프레이 되고, 예방차원에서는 스프레이 되지 않는다는 사실에 주목하였습니다. 껍질 딱정벌레는 화재 냄새에 민감하므로 연기 화재에 대한 경고 시스템으로 작동되게 할 수 있습니다. 궁극적인 목표는 냄새 감각을 담당하는 분자를 찾아서 살아있는 딱정벌레 대신 생물학적 활성 성분으로 경고 시스템을 구축하는 것입니다.