自作バイオセンサーによるグルコース検出 2/5 - バイオセンサーとは？

バイオセンサーとは？

バイオセンサーは、生物学的認識素子を用いて化学信号を電気信号に変換する。このごく一般的な概念を図1に示す。

この変換は様々な方法で行うことができる。生物学的認識要素は酵素であったり、免疫系の一部であったりする。酵素は生物学的触媒です。さらに、酵素は特定の反応に対して非常に選択的で、特定の物質または物質群のみを変換します。哺乳類のような複雑な生物の免疫システムは、体外からの生物学的物質に対する反応として抗体を産生する。抗体はこの生物学的物質に特異的に結合する。バイオセンサーの変換素子は、認識素子での反応を電気信号に変換する。非常に一般的な方法は、トランスデューサーとして電極を使用することである。自由拡散性の酸化還元メディエーターは、酸化還元酵素から電極に電子を輸送することができ、電極とともにトランスデューサーを形成する。

商業用バイオセンサー

自由拡散性メディエーターと自由拡散性酵素の組み合わせは小さなスケールでは機能するが、製品化されたバイオセンサーには適さない。メディエーターと酵素は洗い流され、センサーは一度しか使用できず、少量しか定義できない。

より良いシステムは固定化された生体認識素子である。メディエーターが必要であれば、それも固定化する必要がある。生体認識素子の固定化は、酵素や抗体などが活性を維持できるように行う必要があります。固定化によってタンパク質がその構造を失ったり、バルクから酵素への基質の移動が阻害されたりすると、センサーは機能しなくなる。センシングシステムによっては、メディエーターや酵素反応の生成物、対イオンの移動もバイオセンサー設計時に考慮しなければならない。

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