I biosensori possono essere definiti come dispositivi comprendenti un sistema di riconoscimento biologico e un trasduttore per l’elaborazione del segnale.
Ciascun biosensore è costituito da un biorecettore specifico per l’analita da caratterizzare.
Un esempio di biosensore è il glucometro che permette alle persone diabetiche di misurare il tasso di glucosio nel sangue.
Funzionamento
Il segnale che si genera nell’interazione tra il biorecettore e l’analita viene convertito dal trasduttore in segnale elettrico. Quest’ultimo è amplificato e letto da un detector, per essere poi convertito nell’unità di concentrazione voluta e trasferito su un display.
Struttura dei biosensori
Nei biosensori si possono distinguere: il substrato, il componente biologico e il trasduttore.
Il substrato è una parte del biosensore capace di reagire con il componente biologico attraverso reazioni chimiche o fisiche, in presenza dello specifico target biologico da rilevare.
Il componente biologico è l’elemento che conferisce maggior selettività al sensore. Esso interagisce con un solo e specifico elemento del substrato. Per tale scopo i quattro maggiori gruppi di elementi utili sono gli enzimi, gli anticorpi, gli acidi nucleici e i recettori.
Il trasduttore deve determinare se la reazione sia o non sia avvenuta e deve tradurre ciò in un segnale misurabile.
Tipologie di trasduttori
I trasduttori possono essere distinti in base al meccanismo utilizzato. Si hanno, dunque, traduttori elettrochimici, ottici, termici ed acustici.
Quelli elettrochimici, a loro volta, si suddividono in potenziometrici, amperometrici e di conduzione.
I trasduttori ottici sono costituiti da fibre ottiche e vengono usati quando la reazione catalizzata dall’enzima causa prodotti colorati, fluorescenti o a luminescenza.
Per i trasduttori termici, degli opportuni sensori misurano il calore prodotto o assorbito dalla reazione chimica.
Infine, i trasduttori acustici, composti da cristalli di quarzo piezoelettrici, si basano sulla generazione di una corrente elettrica in seguito alle vibrazioni di un cristallo. Dove la frequenza di vibrazione dipende dalla massa di materiale assorbito dalla superficie.
Applicazioni
Ai biosensori è richiesta elevata sensibilità, velocità di misurazione e basso costo. Essi sostituiscono le tradizionali analisi di laboratorio e trovano impiego in svariati ambiti: dal campo medico (per la determinazione di glucosio, creatinina, proteine, lattato) all’analisi ambientale (pesticidi, contaminanti, erbicidi). Inoltre, sono utilizzati per l’analisi di alimenti (nutrienti, coloranti, dolcificanti e conservanti) e per il monitoraggio di processi e il controllo di qualità.
Ultime prospettive
Negli ultimi tempi, i biosensori vengono impiegati per la determinazione di droghe, sostanze proibite o esplosive.
Ma lo sviluppo di tali dispositivi si sta muovendo, in particolare, verso il mondo dell’infinitamente piccolo. Con i nano-biosensori si punta, infatti, a rilevare concentrazioni bassissime di analita.
Fonte: chimicamo.org, vitolavecchia.altervista.org
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