Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

BİYOSENSÖRLER

---

Biyosensörler, biyolojik materyaller içeren ve/veya bunları çeşitli ortamlarda kalitatif ve/veya kantitatif tayin ve izlenmesinde kullanılan cihazlardır”. Biyosensörde en önemli nokta sistemde mutlaka bir biyolojik materyal kullanılıyor olmasıdır. Bu biyolojik materyaller kullanılarak, çok seçici, çok hassas, çoğu zaman da çok daha hızlı ölçüm yapmak mümkündür.

Bir biyosensör, Şekil 1’de şematik olarak gösterildiği gibi şu üç temel bileşenden oluşur : (i) tanıyıcı bölüm; (ii) tanıyan ile tanınan arasındaki etkileşmeyi elektrik sinyaline çeviren “çevirici “ (“transducer“); ve (iii) elektronik bölüm. Tanıyıcı bölümde immobilize edilmiş ligandlar bulunmakta. Ligand herhangi bir kimyasal bileşik olabilir, ancak bu bir biyolojik materyal ise (örneğin bir enzim, bir antibadi/antijen, bir oligopeptid, bir oligonükleotid, bir mikrorganizma, veya bir hayvan/bitki hücresi/dokusu) bu sensör, bir biyosensör olur.

Biyosensörün tanıyıcı tabakasına takılmış bulunan ligand (“tanıyan”) ile tayini gerçekleşecek olan analit (“tanınan”) arasında, sensör yüzeyinde bir etkileşme oluşur. Bu etkileşme, biyosensörlerde çoğu kez çok seçicidir. Etkileşmenin sonucunda oluşan değişiklik, örneğin, ortaya çıkan bir kimyasal madde veya başlangıçta ortamda bulunan ve etkileşme ile kaybolan bir kimyasal madde, örneğin, bir elektrokimyasal değişikliğe (elektriksel potansiyel veya akım değişimi gibi) neden olur veya olması için uygun önlem alınır. Alternatif olarak etkileşim sonucu ortaya ısı çıkar veya kaybolur; optik özellikler değişir; veya kütle değişimi gözlenir. Cihazdaki “çevirici” birimi bu değişimi algılar ve elektrik sinyaline çevirir, ki bu da elektronik bölüm tarafından değerlendirilir ve sayısal okunabilir verilere dönüştürülür.

Enzim elektrodlarda enzim molekülleri ve substrat etkileşimi sonucunda ortamdan kaybolan veya oluşan bir ürün söz konusu olur

Başka türlü bir etkileşim de, sensör yüzeyinde bulunan tanıyan ile ortamda bulunan tanınan moleküllerinin bağlanma şeklinde tepkimesi söz konusudur. Buna örnek olarak immunosensörlerdeki antibadi ile antijen ilişkisi verilebilir.

Tanıyan olarak oligopeptidlerin kullanıldığı afinite sistemleri de geliştirilmiştir.

Nükleik asit sensörlerinde DNA, RNA, bunların fragmanlarının veya bunları taşıyan moleküllerin (örneğin RNA zinciri bulunan enzimler, vb.) tayini yapılabilmektedir. Nükleik asit sensörleri tersinir hibridizasyon/dehibridizasyon mekanizması üzerine kurulur.

Kullanılan biyolojik moleküllerin orijini olan mikroorganizmalar biyosensör yüzeylerinde tanıyıcı olarak kullanılmaya başlamıştır. İlk “mikrobiyal biyosensör” arjinin seçimli bir elektroddur. Burada tanıyan “Sterptococcus faecium” mikroorganizması, ortamdaki arjinini hücre içine alıp amonyak çıkacak şekilde etkileşir, oluşan amonyak, potansiyometrik esaslı bir amonyak elektrod ile ölçülür.

---