Біосенсори. Використання в медицині

Д- флуоресцентно активний декстран , Г - глюкоза

Малюнок 7. Конкурентний оптичний біосенсор на глюкозу.

Прилад був здатний визначати глюкозу на фізіологічному рівні за час, що не перевищував 10 хвилин.

Світлочутливі діоди та фотодетектори використовуються в поєднанні з волоконною оптикою для визначення поглинання, люмінесценції та флуоресценції біологічних компонентів, що розташовані на кінці оптоволокна. Сигнал є пропорційним кількості біологічного матеріалу, що лімітує чутливість маленького приладу.

Чутливість може бути підвищена , якщо дослідити зміни, які мають місце з боку оптоволокна чи світловоду і підвищити площу поверхні, що придатна для біологічного компоненту біосенсора. Світло передається по світловоду через велику кількість внутрішніх відбивань. При кожному відбитті частина світла (зникаюча хвиля) виходить до оточуючого середовища навколо провідника. Зникаюча хвиля забирає тільки фракцію з хвилі світла на поверхню, а потім знову повертається до провідника. Зміни в оптичних якостях поверхні світловода можуть певним чином вплинути на світло, що проходить по ньому. Зникаюча хвиля відчуває вплив тільки на дуже маленькій дистанції від світловода і тому на неї не впливає оточуюче середовище. Це допомагає подолати деякі проблеми з аналізом непрозорих та забарвлених розчинів, які часто не можливо виміряти в клінічному аналізі, через проблеми зі спектрофотометрією. Імуноглобулін людини (IgG)було виміряно приєднанням антисироватки до поверхні світловода та завдяки його здатності реагувати з антигеном (IgG). Підвищення кількості комплексів антисироватка-антиген викликає зміни в складі світла, що визначається фотодетектором під певним кутом до напрямку світла, що проходить крізь світловод.(33)

Інший чутливий оптичний біосенсор, який був об’єктом досліджень, використовує поверхневий плазмонний резонанс(ППР), ППР - це рух електронів на поверхні металевого провідника, викликаний дією світла певної довжини хвилі підпевним кутом. На дифракційній гратці це має ефект поглинання світлової енергії при певній довжині хвилі, яке залежить від діелектричної константи покриття у контакті з металевою поверхнею. Це викликає появу смуги в спектрі, отриманому з дифракційної гратки. Діелектрична константа залежить не тільки від змін іонного поглинання на поверхні, але і від природи біологічних молекул, що посадженні на поверхню.(19)

ІІІ. Калориметричні біосенсори.

Багато ферментних реакцій є екзотермічними, і теплота, що виділяється протягом реакції, може бути виміряна термістором чи чутливими до температури напівпровідниковими приладами. Більшість ферментних реакцій супроводжується виділенням тепла на рівні 5-100 кДж/ моль та типовою зміною температури, яку на рівні 10-2 оС можна зафіксувати(24). Цей принцип покладений в проточну модель широкого ряду аналізів клінічно важливих речовин ( Таблиця 4).

Таблиця 4. Речовини, що аналізуються ферментним термістором.

РечовинаІмобілізований агентМежа вимірів, ммоль/л

Аскорбінова кислота

АТР

Холестерол

Ефіри холестерола

Креатинін

Глюкоза