Биосенсоры все чаще используются в различных областях, например в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Тем не менее, они также применяются в области контроля окружающей среды, медицинских технологий, потребительских товаров и производства этикеток с жидким проколом.

Недавнее исследование, опубликованное в Отчетах о датчиках и исполнительных механизмах ^[1] Мерканте и др. (2021), было обнаружено, что нановолокна Electrospun (ENF) могут улучшить характеристики биосенсорных устройств. . В этой статье будет рассмотрено вышеупомянутое исследование и кратко затронуты оба типа технологий.

Что такое нановолокна и биосенсоры?

Биосенсор – это небольшое устройство, которое может обнаруживать присутствие химического или биологического агента. Обнаружение может быть основано на конкретной нуклеотидной последовательности в структуре белка молекулы или применимо к чисто электронной схеме.

Биосенсоры, используемые в медицине, безопасности и биомедицине, известны как биосенсоры. Они основаны на активных химических веществах или небольших молекулах, генерируемых живыми организмами или непосредственно электрическим током, протекающим через биологические материалы, такие как ткани или клетки.

В настоящее время биосенсоры находят применение практически во всех отраслях промышленности. Мониторинг окружающей среды определяет условия окружающей среды, такие как газы, химические вещества, загрязнители воды и даже биологические материалы.

Биосенсоры могут использоваться для раннего обнаружения болезней и улучшения лечения путем обнаружения биологических угроз в течение нескольких минут после их проявления или даже реагирования на болезни в режиме реального времени.

Нановолокно, с другой стороны, представляет собой разновидность технологии тонкого захвата, используемой в ряде электронных и механических приложений. Эти волокна были генетически модифицированы, чтобы обеспечить проведение электрического тока в пределах их уникальной структуры в определенном температурном диапазоне.

Типичные области применения включают гибкие солнечные элементы для мобильной электроники и биомедицинских имплантатов, а также высококачественные аудиофильские компоненты, используемые в портативном звуковом оборудовании и системах связи.

Почему мы должны заботиться о характеристиках биосенсора?

По мере того, как биосенсоры становятся все более сложными, они будут помогать медицинским работникам различными способами, что в настоящее время требует утомительной лабораторной работы. Например, при использовании электрокардиограммы (ЭКГ) биосенсор, активируемый электросудорожной терапией (ЭСТ), может помочь идентифицировать пациентов, которые могут иметь риск сердечно-сосудистых заболеваний.

С улучшением характеристик биосенсора, все другие области, использующие эту технологию, также увидят улучшения.

О чем говорят текущие академические исследования?

В исследовании Mercante et al 2021, исследователи рассматривают различные стратегии повышения производительности биосенсоров путем модификации поверхностей ENF и модифицировали нановолокна, которые будут использоваться в качестве материала для биосенсоров.

В данном случае способность нановолокон пропускать ток означает, что они могут помочь собрать большее количество различных типов частиц. Это делает их привлекательными для приложений обработки данных и генерации сигналов.

ENF образует сложную поверхностную структуру с высокими пиками свободной энергии, которые, в свою очередь, могут быть настроены для различных целей из-за большого и открытого порового пространства, что позволяет ему прикреплять специфические связывающие белки и связываться с интересующими молекулами. .

Это облегчает датчику улавливание и идентификацию соединений (например, уровня соли) в зависимости от того, как они связываются с волокнами.

ENF также можно использовать в качестве каркаса, поддерживающего рост других материалов и обеспечивающего иммобилизацию белков и ДНК.

Эти биомолекулы могут ощущать определенные молекулы и включать флуоресцентный сигнал, если они их обнаруживают. В частности, когда ученые хотят создать сенсоры для обнаружения определенных молекул, они обычно используют наноразмерные материалы, такие как углеродные нанотрубки, которые инкапсулируют биомолекулы, такие как ДНК.

Однако необходимы фундаментальные исследования и дальнейшие исследования, чтобы лучше понять взаимодействие между матрицей нановолокон и биомолекулами, а также влияние электропрядения и параметров иммобилизации на свойства биоинтерфейсов.

Ссылки и дополнительная литература

1. Мерканте, Л. А., Павинатто, А., Перейра, Т. С., Мильорини, Ф. Л., душ Сантуш, Д. М., и Корреа, Д. С. [2021]. Интерфейсы из нановолокон для биочувствительности: дизайн и применение. Отчеты о датчиках и исполнительных механизмах [https://doi.org/10.1016/j.snr.2021.100048]
2. Yahoo Finance [2021]. Глобальный рынок биосенсоров PPG по продуктам, по применению, по региональным прогнозам, Отчет об анализе и прогнозе отрасли, 2021–2027 гг. Https://finance.yahoo.com/news/global-ppg-biosensors-market-product-092000313.html
3. Ноги, М., Каракава, М., Комода, Н., Ягю, Х., и Нге, Т. Т. (2015). Прозрачная проводящая нановолоконная бумага для складных солнечных элементов. Научные отчеты, 5 (1), 1-7. [DOI.org 10.1038/srep17254]

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат автору, выраженному в их личном качестве, и не обязательно отражают точку зрения AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого веб-сайта. Этот отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.