.Le terme "bio-capteur" est l'abréviation de "capteur biologique" et est un dispositif constitué d'un transducteur et un élément biologique qui peut être une enzyme, un anticorps, ou un acide nucléique. L'élément biologique ou bio-élément interagit avec l'analyte à l'essai et la réponse biologique est convertie en un signal électrique par le transducteur. Chaque bio-capteur a un composant biologique qui joue le rôle de capteur et un composant électronique qui détecte et émet le signal.
Les types de bio-capteurs
Les bio-capteurs peuvent être regroupés selon le type de l'élément biologique et transducteur qu'ils contiennent. Ils peuvent également être nommés en fonction de la façon dont le bio-capteur a lieu.
Les types d'éléments biologiques comprennent:
• Enzymes
• Anticorps (également appelés immuno-capteurs)
• Les micro-organismes
• Tissu biologique
• Organites
Types de bio-capteurs
Les différentes façons dont les bio-capteurs peuvent se produire sont décrits ci-dessous:
• Si le bio-élément se lie à l'analyte, le capteur est désigné par un capteur d'affinité.
• Si le bio-élément et l'analyte donnent lieu à une modification chimique qui peut être utilisé pour mesurer la concentration d'un substrat, le capteur est un capteur métabolique appelé.
• Si l'élément biologique se combine avec la substance à analyser et il ne modifie pas chimiquement mais le convertit en un substrat auxiliaire, le bio-capteur est appelé un capteur catalytique.
Types d'éléments de détection
Enzymes
Une enzyme est une protéine qui a une sélectivité élevée pour un substrat particulier, qui se lie à, en modifiant de façon catalytique. Les enzymes sont disponibles dans le commerce dans des états hautement purifiés et sont donc utiles dans la production de masse de capteurs enzymatiques. Les enzymes peuvent être fixées sur la surface d'un transducteur par adsorption, liaison covalente, et le piégeage dans un gel ou un polymère produite par voie électrochimique.
Anticorps ou immuno-capteurs
Les anticorps sont produits par les lymphocytes B en réponse à des stimuli antigéniques tels que les microbes envahisseurs ou étrangers. Lorsqu'ils sont utilisés en tant que bio-capteurs dans des dosages immunologiques, les anticorps sont immobilisés sur la surface d'un transducteur à travers la fixation par conjugaison covalente de groupes amino, carboxyle, aldéhyde ou sulfhydryle. Les anticorps sont sensibles aux variations de pH, de force ionique, des inhibiteurs chimiques et de la température. Capteurs immunitaires utilisent habituellement optique, fluorescence ou transducteurs acoustiques.
Les micro-organismes
Les microbes peuvent être utilisés pour détecter la consommation de l'oxygène ou du dioxyde de carbone dans un milieu en utilisant des techniques électrochimiques.L Les bio-capteurs microbiennes ont l'avantage d'être moins cher que des enzymes ou des anticorps, et sont plus stables. Cependant, ils peuvent être moins sélectifs que des enzymes ou des anticorps.
Autres bio-éléments
Organelles, des acides nucléiques et des tissus biologiques ont été étudiées en tant que bio-capteurs.
Types de transducteur
Transducteurs électrochimiques
Ceux-ci sont utiles dans électrochimique, ampérométrique et signaux potentiométriques. Ces électrodes sont généralement fabriquées en platine, or, argent, acier inoxydable, ou des matériaux inertes à base de carbone.
Les transducteurs ampérométriques, détectent les variations du courant qui se produisent en raison de l'oxydation ou réduction. Le courant reflète la réaction qui a lieu entre l'analyte et le bio-élément.
Les transducteurs potentiométriques peuvent mesurer l'accumulation de charge (potentiel) d'une cellule électrochimique. Le transducteur est généralement constitué d'une électrode sélective d'ions et une électrode de référence.
Transducteurs optiques
La fluorescence est couramment utilisée dans la transduction du signal, en particulier lors de l'utilisation d'enzymes et d'anticorps. Sondes à fibres optiques se composent d'au moins deux fibres. L'une est reliée à une source de lumière d'une plage de longueur d'onde donnée et produit l'onde d'excitation. L'autre est reliée à la photodiode qui détecte la variation de la densité optique à une longueur d'onde sélectionnée. Plasmon transducteurs de résonance mesure des modifications de l'indice de réfraction au niveau et à proximité de la surface de l'élément de détection.
Transducteurs acoustiques
Ce sont des dispositifs à ondes acoustiques mécaniques qui agissent en tant que système de transduction. La membrane contient des éléments chimiquement interactifs en contact avec un matériau piézo-électrique. Les dispositifs varient selon le procédé de guidage d'ondes utilisé. Habituellement, ondes acoustiques de volume (BAW) et ondes acoustiques de surface (SAW) dispositifs sont utilisés.
Transduction calorimétrique
Ceux-ci mesurent la chaleur de la réaction biochimique entre l'élément de détection et l'analyte.
