Биосенсоры (ч. 1)
Обзор последних достижений в сфере биосенсорных технологий и возможных областей их применения
Recent Advances in Biosensor Technology for Potential Applications – An Overview.
S. Vigneshvar et al., Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2016.
Перевод Евгении Рябцевой.
Применение биосенсоров приобрело огромную важность в сферах разработки лекарственных препаратов, биомедицины, стандартов продовольственной безопасности, обороны, безопасности и мониторинга качества окружающей среды. Результатом этого стала разработка точных и мощных аналитических инструментов, использующих биологический элемент в качестве биосенсора. Глюкометры, принцип действия которых основан на стратегии электрохимического выявления кислорода или пероксида водорода с помощью электродов с иммобилизованной глюкозооксидазой, положили начало разработке биосенсоров. Последние достижения в области биологических технологий и измерительных приборов, подразумевающие использование флуоресцентных меток для наноматериалов для повышения предела чувствительности биосенсоров. Применение аптамеров или нуклеотидов, аффител, пептидных панелей и полимеров с молекулярными отпечатками предоставило исследователям инструменты для разработки инновационных биосенсоров, за основу которых берутся классические методы. Интегрированные подходы предоставляют лучшие возможности для разработки специфичных и чувствительных биосенсоров с высоким регенеративным потенциалом. Различные биосенсоры, начиная с наноматериалов и полимеров и заканчивая микроорганизмами, имеют более широкую сферу перспективных направлений применения. Для этого важно интегрировать многосторонние подходы в разработку биосенсоров, потенциально пригодных для применения в различных сферах. В данной статье приведен обзор различных типов биосенсоров, начиная от электрохимических, флуоресцентных меток, наноматериалов, оксида кремния или кварца и заканчивая микроорганизмами, применяемых для биомедицинских целей и в охране окружающей среды, а также описаны будущие перспективы для отрасли биосенсорных технологий.
Введение
Термин «биосенсор» относится к мощному инновационному аналитическому устройству с биологическим чувствительным элементом, обладающему широким спектром возможных областей применения, таких как разработка препаратов, диагностика, биомедицина, продовольственная безопасность и пищевая промышленность, мониторинг состояния окружающей среды, оборона и безопасность. Первый биосенсор, изобретенный в 1962 году Кларком (Clark) и Лионсом (Lyons) для измерения уровня глюкозы в биологических образцах и использовавший стратегию электрохимического выявления кислорода или пероксида водорода с помощью электродов с иммобилизованной глюкозооксидазой. С тех пор невероятный прогресс был совершен как в технологии, так и в применении биосенсоров, использующих инновационные подходы, в том числе электрохимию, нанотехнологию и биоэлектронику. Учитывая феноменальные достижения в области биосенсоров, целью данного обзора является ознакомление читателя с различными техническим стратегиями, адаптированными для разработки биосенсоров, с целью предоставления базовых знаний и современной ситуации в области биосенсорных технологий. Особое внимание уделяется исследовательским инструментам, демонстрирующим каким образом производительность биосенсоров эволюционировала классических электрохимических методов до оптического/визуального выявления, полимеров, оксида кремния, стекла и наноматериалов, применяемых для улучшения порога обнаружения, чувствительности и избирательности. Интересен тот факт, что микроорганизмы и биолюминесценция в целом применялись в разработке биосенсоров на основе меток, тогда как не использующие меток биосенсоры подразумевают использование устройств на основе транзисторов или конденсаторов и наноматериалов. Биосенсоры предоставляют базу для понимания технологических улучшений в сфере измерительных приборов, включающих сложные аппараты с высокой пропускной способностью, применяемые в количественной биологии, и портативные количественные и полуколичественные устройства для непрофессионального применения. Помимо этого в статье освещены, современные исследовательские тенденции, будущие задачи и ограничения данной сферы. Данные обзор разделен на подразделы, описывающие две основные технические стратегии, а также различные типы биосенсоров, в том числе электрохимических и оптических/визуальных, а также использующих полимеры, оксид кремния, стекло и наноматериалы. Эти устройства разрабатывались для специфичных целей, и данный обзор предоставляет читателям исчерпывающую информацию о биосенсорных устройствах и областях их применения.
Продолжение: Технические стратегии.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
09.06.2017