biosensoroinnissa

Biosensoroinnissa tarkoittaa biosensorien kehittämistä ja soveltamista sekä näiden laitteiden taustatekijöiden tutkimusta. Biosensorit yhdistävät biologisen tunnistus-elementin ja transduktorin, jonka avulla biologinen vaste voidaan muuntaa mitattavaksi signaaliksi. Tarkoituksena on tarjota nopea, herkkä ja tarvittaessa jatkuva mittaus biologisista tai kemiallisista aineista.

Biosensorin kolme pääosaa ovat biorekognition-elementti, transduktori sekä signaalin käsittely- ja raportointijärjestelmä. Biorekognition-elementti voi olla entsyymi, antikeho, nukleiinihappo tai solu, jotka sitoutuvat kohdemolekyyliin. Transduktori muuntaa tämän sidoksen aiheuttaman biologisen muutoksen sensorin luonteeseen sopivaksi signaaliksi (esim. sähköiseksi, optiseksi, mekaaniseksi tai kalorimetriseksi). Signaalin käsittely ja näyttö tuottavat lopulta helposti tulkittavan mittaustuloksen.

Biosensorityyppejä on useita. Enzyymipohjaiset sensorit hyödyntävät entsyymejä substraattien havaitsemiseen. Immunosensorit käyttävät antigeeni- ja antikeho-reaktioita, DNA-sensorit tunnistavat tiettyjä nukleiinihapposekvenssejä, ja solupohjaiset sensorit mittaavat solujen vasteita kohdemolekyyleihin. Yleisimmät transduktiityypit ovat electrochemical, optiset (esim. fluoresenssi, SPR), piezoelektriset ja kalorimetrit.

Sovellukset ulottuvat terveydenhuoltoon, ympäristönseurantaan, elintarvike- ja juomateollisuuteen sekä maatalouteen. Haasteisiin kuuluu valinnanvakaus, liimaantumiskestävyyden hallinta, standardointi ja regulaatio, sekä kustannukset pienissä mittakaavoissa. Tulevaisuudessa odotetaan monikokoisia ja reaaliaikaisia mittauksia sekä tekoälypohjaista signaalinkäsittelyä ja integroitavuutta kuluttajapuolella.