biosensorontwerp

Biosensorontwerp is het proces van plannen, ontwikkelen en evalueren van een biosensor, een apparaat dat een biologische interactie omzet in een meetbaar signaal. Een biosensor bevat doorgaans een bioreceptor die specifieke binding aan een doelmolecuul mogelijk maakt, een transducer die die binding omzet in een elektrisch, optisch of mechanisch signaal, en een lees- en verwerkingsysteem.

Belangrijke componenten zijn de bioreceptor (enzymen, antilichamen, nucleïnezuren of cellen), de transducer (elektrochemisch, optisch, massa-gebaseerd of calorimetrisch) en de signaalverwerking. Immobilisatie van de bioreceptor op een stabiel, reproduceerbaar platform is essentieel voor consistente prestaties.

Ontwerpkeuzes spreken elkaar tegen: targetanalyse, gewenste gevoeligheid en specificiteit, responsetijd, stabiliteit en kosten. Het ontwerpproces omvat het selecteren van bioreceptor en transducer, het bepalen van een geschikte immobilisatie- en interface-chemie, fabricage, kalibratie en validatie.

Prestatiemaatstaven zijn onder meer gevoeligheid, de limiet van detectie, het dynamisch bereik, lineariteit en specificiteit, reproductie en de verwachte levensduur.

Toepassingen beslaan medische diagnostiek, milieu- en voedselveiligheid, landbouw en bioveiligheid. Uitdagingen zijn nonspecifieke binding, biofouling, instabiliteit van biologische elementen, integratie met elektronica en kosten, evenals regelgevende vereisten.

Toekomstige ontwikkelingen brengen microfluïdica, nanomaterialen, multiplexing en draagbare of implantabele sensoren, met ondersteuning van data-analyse en AI voor snelle interpretatie.