Biosensorien

Biosensoren zijn meetinstrumenten die een biologische herkenningscomponent koppelen aan een omzetter, zodat een biologische interactie kan worden omgezet in een meetbaar signaal. Het doel is om een specifieke stof of analyse snel en direct te detecteren en te kwantificeren.

Een biosensor bestaat uit drie hoofdcomponenten: een bioreceptor (enzym, antistof, nucleïnezuur of hele cel) die het analyte herkent, een omzetter die de herkenning omzet in een meetbaar signaal en een signaalverwerking die dit signaal uitleest.

Veelvoorkomende typen zijn enzymatische biosensoren, immunosensoren (met antistoffen), DNA-sensoren en microbieële sensoren. Elk type is afgestemd op specifieke analyten en heeft kenmerken wat stabiliteit, gevoeligheid en respondietijd betreft.

Transductiemechanismen omvatten elektrochemische, optische en massengebaseerde omzetters. Elektrochemische sensoren meten veranderingen in stroom, spanning of impedantie; optische sensoren registreren veranderingen in absorptie, luminescentie of refractie; massengebaseerde sensoren volgen bindingsgebeurtenissen via veranderingen in massa.

Toepassingen zijn onder meer medische diagnostiek (point-of-care testen en glucosemonitoring), milieumonitoring (toxische stoffen, pesticiden, zware metalen), voedselveiligheid en industrie, en onderzoek naar biologische processen.

Historisch gezien ontstonden de eerste biosensoren in de jaren 1950 en 1960. De zuurstofsensor van Leland C. Clark Jr. wordt vaak genoemd als voorlopers; de eerste enzymatische glucosebiosensor werd in 1962 ontwikkeld door Clark en Lyons.

Voordelen zijn snelle, specifieke detectie, potentieel miniaturisatie en multiplexing; nadelen omvatten beperkte stabiliteit en levensduur van bioreceptoren, vervuiling en afstemming/calibratie, en kosten en standaardisatie.

Toekomstontwikkelingen richten zich op wearable- en mobiele toepassingen, lab-on-a-chip systemen, multiplexed sensing en het gebruik van nanomaterialen en CRISPR-gebaseerde detectie, wat de sensoreigenschappen en toepasbaarheid verder kan vergroten.