Biosensor pertama ditemukan pada tahun 1950 oleh ahli biokimia Amerika 'L.L Clark'. Biosensor ini digunakan untuk mengukur oksigen dalam darah, dan elektroda yang digunakan dalam sensor ini dinamakan dengan elektroda Clark atau elektroda oksigen. Setelah itu, gel dengan enzim pengoksidasi glukosa dilapiskan pada elektroda oksigen untuk menghitung gula darah. Sejalan dengan itu, enzim urease digunakan dengan elektroda yang ditemukan khusus untuk ion NH4 ++ untuk menghitung urea dalam cairan tubuh seperti urin dan darah.
Ada tiga generasi biosensor yang tersedia di pasaran. Dalam biosensor tipe pertama, reaksi produk menyebar ke sensor dan menyebabkan reaksi listrik. Pada tipe kedua, sensor melibatkan mediator tertentu antara sensor dan respon untuk menghasilkan respon yang lebih baik. Pada tipe ketiga, respon itu sendiri menyebabkan reaksi dan tidak ada mediator yang terlibat langsung. Artikel ini memberikan gambaran tentang biosensor, cara kerja biosensor, berbagai jenis, dan aplikasinya.
Apa itu Biosensor?
Biosensor dapat didefinisikan sebagai perangkat analitik yang mencakup kombinasi elemen pendeteksi biologis seperti sistem sensor dan transduser. Saat kami membandingkan dengan perangkat diagnostik lain yang ada saat ini, sensor ini maju dalam kondisi selektivitas serta sensitivitas. Itu aplikasi Biosensor ini terutama mencakup pemeriksaan pengendalian pencemaran ekologi, di bidang pertanian serta industri makanan. Fitur utama biosensor adalah stabilitas, biaya, sensitivitas, dan reproduktifitas.
Komponen Utama sebuah Biosensor
Itu diagram blok biosensor mencakup tiga segmen yaitu, sensor, transduser, dan elektron terkait. Pada segmen pertama, sensor merupakan bagian biologis yang responsif, segmen kedua merupakan bagian detektor yang mengubah sinyal yang dihasilkan dari kontak analit dan untuk hasilnya ditampilkan dengan cara yang dapat diakses. Bagian terakhir terdiri dari penguat yang dikenal sebagai rangkaian pengkondisian sinyal, unit tampilan sekaligus prosesor.
Prinsip Kerja Biosensor
Biasanya, enzim tertentu atau bahan biologis yang disukai dinonaktifkan dengan beberapa metode biasa, dan bahan biologis yang dinonaktifkan berada dalam kontak dekat dengan transduser. Analit terhubung ke objek biologis untuk membentuk analit bening yang pada gilirannya menghasilkan reaksi elektronik yang dapat dihitung. Dalam beberapa contoh, analit diubah menjadi perangkat yang dapat dihubungkan ke pelepasan gas, panas, ion elektron, atau ion hidrogen. Di dalam, transduser dapat mengubah perangkat yang terhubung menjadi sinyal listrik yang dapat diubah dan dihitung.
Cara Kerja Biosensor
Sinyal listrik transduser sering kali rendah dan overlay pada baseline yang cukup tinggi. Umumnya, pemrosesan sinyal mencakup pengurangan sinyal baseline posisi, yang diperoleh dari transduser terkait tanpa penutup biokatalis.
Karakter reaksi biosensor yang relatif lambat secara signifikan mengurangi masalah filtrasi gangguan listrik. Pada tahap ini, keluaran langsung berupa sinyal analog namun diubah menjadi bentuk digital dan diterima sebuah mikroprosesor fase di mana informasi berkembang, dipengaruhi ke unit yang disukai dan output daya ke penyimpanan data.
Jenis Biosensor
Berbagai jenis biosensor diklasifikasikan berdasarkan perangkat sensor serta bahan biologis yang dibahas di bawah ini.
1. Elektrokimia Biosensor
Umumnya, biosensor elektrokimia didasarkan pada reaksi katalisis enzimatik yang mengkonsumsi atau menghasilkan elektron. Jenis enzim tersebut dinamakan sebagai Enzim Redoks. Substrat biosensor ini umumnya mencakup tiga elektroda seperti counter, referensi, dan tipe kerja.
Analit objek terlibat dalam respons yang terjadi pada permukaan elektroda aktif, dan reaksi ini juga dapat menghasilkan transfer elektron melintasi potensial lapisan ganda. Arus dapat dihitung dengan potensi tertentu.
Biosensor elektrokimia diklasifikasikan menjadi empat jenis
- Biosensor amperometri
- Biosensor Potensiometri
- Biosensor Impedimetrik
- Voltammetric Biosensors
2. Biosensor amperometri
Biosensor amperometrik adalah perangkat yang terintegrasi secara mandiri berdasarkan jumlah arus yang dihasilkan dari oksidasi yang menawarkan informasi analitik kuantitatif yang tepat.
Umumnya, Biosensor ini memiliki waktu reaksi, rentang energi & sensitivitas yang sebanding dengan Potensiometri-biosensor. Biosensor amperometri sederhana yang sering digunakan termasuk elektroda 'oksigen Clark'.
Aturan biosensor ini didasarkan pada besarnya aliran arus antara Counter Electrode dan kerja yang didorong oleh respon redoks pada elektroda operasional. Memilih pusat analit sangat penting untuk berbagai pilihan penggunaan, yang terdiri dari skrining obat dengan kecepatan tinggi, kendali mutu, penemuan dan penanganan masalah, dan pemeriksaan biologis.
3. Biosensor Potensiometri
Jenis biosensor ini memberikan balasan logaritmik melalui jangkauan energik tinggi. Biosensor ini sering diselesaikan dengan monitor yang menghasilkan prototipe elektroda yang terletak pada substrat sintetis, ditutupi oleh polimer yang berfungsi dengan beberapa enzim yang terhubung.
Mereka terdiri dari dua elektroda yang sangat responsif dan kuat. Mereka memungkinkan pengenalan analit pada tahapan sebelum hanya dapat dicapai dengan HPLC, LC / MS & tanpa persiapan model yang tepat.
Semua jenis biosensor umumnya menempati persiapan sampel paling sedikit karena komponen pendeteksi biologis sangat pemilih digunakan untuk analit bermasalah. Dengan adanya perubahan fisik dan elektrokimia sinyal akan dibangkitkan di dalam lapisan polimer konduksi karena perubahan terjadi di bagian luar biosensor.
Perubahan ini mungkin disebabkan oleh gaya ionik, hidrasi, pH, dan respons redoks, yang kemudian sebagai label enzim yang berputar di atas substrat. Di FET , terminal gerbang telah diubah dengan antibodi atau enzim, juga dapat merasakan perhatian yang sangat rendah dari analit yang berbeda karena kebutuhan analit menuju terminal gerbang membuat perubahan dalam aliran ke sumber arus.
4. Biosensor Impedimetrik
EIS (Spektroskopi impedansi elektrokimia) adalah indikator responsif untuk berbagai sifat fisik dan kimia. Tren yang meningkat menuju perluasan biosensor Impedimetrik sedang diamati saat ini. Teknik Impedimetri telah dilakukan untuk membedakan penemuan biosensor serta untuk memeriksa respon katalis enzim lektin, asam nukleat, reseptor, sel utuh, dan antibodi.
5. Biosensor Voltametri
Komunikasi ini adalah dasar dari biosensor voltametrik baru untuk melihat akrilamida. Biosensor ini dibangun dengan elektroda lem karbon yang disesuaikan dengan Hb (hemoglobin), yang mencakup empat kelompok prostat hem (Fe). Jenis elektroda ini menunjukkan prosedur oksidasi atau reduksi reversibel Hb (Fe).
Biosensor Fisik
Dalam kondisi klasifikasi, biosensor fisik adalah sensor yang paling mendasar dan paling banyak digunakan. Gagasan utama di balik kategorisasi ini juga terjadi dari pemeriksaan pikiran manusia. Karena metode kerja umum di balik kecerdasan pendengaran, penglihatan, sentuhan adalah untuk bereaksi pada rangsangan fisik luar, oleh karena itu alat pendeteksi apa pun yang menawarkan reaksi terhadap kepemilikan fisik dari medium tersebut disebut sebagai biosensor fisik.
Biosensor fisik diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu biosensor piezoelektrik dan biosensor termometri.
Biosensor piezoelektrik
Sensor ini adalah kumpulan perangkat analitik yang bekerja berdasarkan hukum 'perekaman interaksi afinitas'. Platform piezoelektrik merupakan elemen sensor yang bekerja berdasarkan hukum transformasi osilasi akibat lompatan kumpulan pada permukaan kristal piezoelektrik. Dalam analisis ini, biosensor memiliki permukaan yang dimodifikasi dengan antigen atau antibodi, polimer yang dicap secara molekuler, dan informasi yang dapat diwariskan. Bagian deteksi yang dideklarasikan biasanya disatukan dengan menggunakan nanopartikel.
Biosensor Termometrik
Ada berbagai jenis reaksi biologis yang dihubungkan dengan penemuan panas, dan ini menjadi dasar dari biosensor termometrik. Sensor ini biasanya disebut sebagai biosensor termal
Termometri- biosensor digunakan untuk mengukur atau perkirakan kolesterol serum. Ketika kolesterol teroksidasi melalui enzim, kolesterol teroksidasi, maka panas akan dihasilkan yang dapat dihitung. Demikian pula, penilaian glukosa, urea, asam urat, dan penisilin G dapat dilakukan dengan biosensor ini.
Sensor Optik
Biosensor Optik adalah perangkat yang menggunakan prinsip pengukuran optik. Mereka menggunakan serat optik serta transduser optoelektronik. Istilah optroda mewakili kompresi dari dua istilah optik & elektroda. Sensor ini terutama melibatkan antibodi dan enzim seperti elemen transduksi.
Biosensor optik memungkinkan penginderaan peralatan non-listrik yang aman dan tidak dapat diakses. Manfaat tambahannya adalah sensor ini seringkali tidak memerlukan sensor referensi, karena sinyal komparatif dapat dihasilkan dengan menggunakan sumber cahaya serupa seperti sensor pengambilan sampel. Biosensor optik diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu biosensor deteksi optik langsung dan biosensor deteksi optik berlabel.
Biosensor yang Dapat Dipakai
Biosensor yang dapat dikenakan adalah perangkat digital, yang digunakan untuk dipakai pada tubuh manusia dalam berbagai sistem yang dapat dikenakan seperti jam tangan pintar, kemeja pintar, tato yang memungkinkan tingkat glukosa darah, BP, detak jantung, dll.
Saat ini, kita dapat melihat bahwa sensor-sensor ini memberikan sinyal perbaikan bagi dunia. Penggunaan dan kemudahan yang lebih baik dapat memberikan tingkat pengalaman asli ke dalam status kebugaran waktu nyata pasien. Aksesibilitas data ini akan memberikan pilihan klinis yang unggul dan akan berdampak pada peningkatan hasil kesehatan dan penggunaan sistem kesehatan yang lebih mampu.
Untuk manusia, sensor ini dapat membantu pengenalan dini tindakan kesehatan dan pencegahan rawat inap. Kemungkinan sensor ini untuk mengurangi rawat inap dan penerimaan ulang di rumah sakit pasti akan menarik kesadaran positif di masa mendatang. Selain itu, selidiki informasi mengatakan bahwa WBS pasti akan membawa peralatan kesehatan yang dapat dikenakan yang hemat biaya ke dunia.
Aplikasi Biosensor
Dalam beberapa tahun terakhir, sensor ini menjadi sangat populer, dan dapat diterapkan di berbagai bidang yang disebutkan di bawah ini.
- Pemeriksaan kesehatan umum
- Pengukuran Metabolit
- Skrining untuk penyakit
- Perawatan insulin
- Psikoterapi klinis & diagnosis penyakit
- Di Militer
- Aplikasi pertanian, dan Kedokteran Hewan
- Perbaikan obat, deteksi pelanggaran
- Pengolahan & pemantauan di Industri
- Pengendalian pencemaran ekologis
Dari artikel di atas, akhirnya kita bisa menyimpulkan itu biosensor dan bioelektronik telah digunakan di banyak bidang perawatan kesehatan, penelitian ilmu hayati, lingkungan, makanan & aplikasi militer. Selanjutnya, sensor ini dapat ditingkatkan sebagai nanobioteknologi. Contoh terbaik dari penggunaan nanobioteknologi di masa depan termasuk kertas elektronik, lensa kontak, dan Nokia morph. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu biosensor wearable?
