БИОСЕНСОРЫ

 

Под термином "биосенсор" (Б) следует понимать устройство, в котором чувствительныйслой, содержащий биологический материал: ферменты, ткани, бактерии, дрожжи, антигены/антитела, липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК,- непосредственно реагирующий на присутствие определяемого компонента, генерирует сигнал, функционально связанный с концентрацией этого компонента. Конструктивно Б представляет комбинированное устройство, состоящее из двух преобразователей - биохимического и физического, находящихся в тесном контакте друг с другом. Биохимический преобразователь выполняет функцию биологического элемента распознавания (рис.), преобразуя определяемый компонент, а точнее, информацию о химических связях, в физическое или химическое свойство или сигнал, а физический преобразователь это свойство фиксирует с помощью специальной аппаратуры.

Наличие в устройстве биоматериала с уникальными свойствами позволяет с высокой селективностью определять нужные соединения в сложной по составу смеси, не прибегая ни к каким дополнительным операциям, связанным с использованием других реагентов, концентрированием и т.д. (отсюда и название - безреагентные методы анализа). Существует большое разнообразие физических преобразователей: электрохимические (электроды), спектроскопические (оптроды), пьезоэлектрические и т.д. Первое упоминание об аналитический устройствах на основе ферментов или ферментсодержащих материалов появилось сравнительно недавно, в 60-х годах нашего столетия. Затем в обиход вошло понятие "биосенсор" или "биочип". Это важное событие в науке. Здесь отражаются глубокие причины, связанные с так называемыми интеграционно-синтетическими процессами в науке, приводящими к появлению новых знаний. Функционально Б сопоставимы с датчиками живого организма - биорецепторами, способными преобразовывать все типы сигналов, поступающих из окружающей среды, в электрические. Наибольшее распространение сейчас получили Б на основе ферментов. Среди таких устройств различают субстратные и ингибиторные Б. С их помощью решают различные медико-биологические задачи (например, определение сахара в крови) и контролируют состояние среды обитания (контроль содержания токсикантов). Чувствительность ингибиторных Б чрезвычайно высока, например, возможно определение остаточных количеств некоторых пестицидов на уровне 0.01 мкг/л и меньше. В Казанском государственном университете разработаны несколько типов Б на основе гидролитического фeрмента холинэстнеразы. Области практического применения Б непрерывно расширяются. Полагают, что в будущем различные Б найдут широкое применение в обследовании населения с целью профилактики и диагностики заболеваний.