biosensoren

Biosensoren sind analytische Geräte, die biologische Erkennungselemente mit einem Transduktor kombinieren, um chemische Substanzen oder Bioprozesse zu erkennen und ein messbares Signal zu erzeugen.

Typischer Aufbau: ein biologischer Erkennungsteil wie Enzym, Antikörper, Nukleinsäure oder Zellen; ein Transduktor, der die chemische Reaktion in ein Signal umwandelt; sowie eine Signalverarbeitung und Anzeige.

Funktionsprinzip: Das Erkennungselement reagiert selektiv mit der Zielsubstanz. Die resultierende Bindung oder Reaktion führt zu physikalischen oder chemischen Veränderungen, die durch den Transduktor in elektrische, optische oder thermische Signale umgesetzt und dem Anwender dargestellt werden.

Typen umfassen elektrochemische Biosensoren (z. B. enzymatische Glukosesensoren), optische Biosensoren (SPR, Fluoreszenz, Absorption), piezoelektrische Biosensoren (Quarz-Kristall-Gravimetrie) und thermische Sensoren.

Anwendungen finden sich in der medizinischen Diagnostik und Point-of-Care-Tests, Umweltmonitoring, Lebensmittelsicherheit, Tiergesundheit sowie in der Biotechnologieforschung.

Vorteile sind hohe Spezifität, schnelle Messung, Miniaturisierbarkeit und niedrige Betriebskosten bei Serienproduktion; Nachteile sind die begrenzte Stabilität biologischer Komponenten, Kalibrierungsbedarf, mögliche Interferenzen und begrenzte Lebensdauer.

Historisch entstanden Biosensoren aus dem Enzymsensor-Konzept, wobei Leland C. Clark 1962 den ersten enzymatischen Glukosesensor entwickelte; seitdem hat sich das Spektrum erheblich erweitert.

Zukünftige Entwicklungen zielen auf integrative Wearables, Multiplex-Biosensoren, Aptamer-basierte Erkennung, bessere Stabilität und niedrigere Kosten.