Biosensor thực chất là một thiết bị phân tích chuyển một tín hiệu sinh học thành một tín hiệu điện. Đầu tiên, Biosensor sẽ nhận dạng hiện tượng và biên dịch thành một đặc tính có thể định lượng được, sau đó đặc tính định lượng này được chuyển đổi thành một tín hiệu điện bởi một bộ biến năng. Trong Biosensor, hiện tượng được nhận dạng bởi một hệ thống sinh học gọi là cơ quan thụ cảm sinh học (bioreceptor). Hệ thống này sẽ tiếp xúc trực tiếp với mẫu phân tích gây ra phản ứng và tạo thành hợp chất nhạy cảm cho Biosensor. Cơ quan thụ cảm sinh học có đặc tính chọn lọc đặc biệt đối với chất phân tích.

Năm 1956, giáo sư Leland Clark Jnr – người khai sinh về khái niệm điện cực sinh học (Biosensor) đã có công bố về điện cực Oxy. Dựa trên kinh nghiệm và tâm huyết của mình, ông đã phát triển lĩnh vực phân tích giúp có thể đo lường được trong cơ thể.

Năm 1962, tại Hội nghị Khoa học ở Viện hàn lâm New York, ông đã có bài diễn thuyết: “Làm thế nào để các điện cực điện hóa (phương pháp pH, cực phổ, phép đo điện thế, phép đo độ dẫn điện) thông minh hơn”. Trong đó, ông trình bày cách làm điện cực điện hóa thông minh hơn bằng cách thêm enzym vào máy chuyển đổi như những chiếc bánh sandwich được bao bọc bởi một lớp màng.

Năm 1975, ý tưởng của Clark trở thành hiện thực với sự công bố của công ty Yellow Springs Instrument (Ohio) về máy phân tích glucose dựa trên việc đo dòng điện của hydro peroxide. Đây là lần đầu tiên các phòng thí nghiệm trên thế giới phân tích dựa trên một Biosensor. Cũng vào năm này, Biosensor tiến thêm một bước mới là khi Divis đề xuất rằng vi khuẩn có thể được dùng như một yếu tố sinh học trong điện cực vi khuẩn để đo hàm lượng rượu.

Năm 1976, La Roche (Thụy Sĩ) giới thiệu máy phân tích Lactat (Lactate Analyser – LA640) trong đó sử dụng tác nhân trung gian hexacyanoferrat hòa tan để chuyển các electron từ lactatdehydrogenase tới một điện cực. Mặc dù không thành công trên thương trường nhưng là bước đột phá quan trọng cho một thế hệ của Biosensor được ứng dụng trong thể thao và chẩn đoán lâm sàng.

Năm 1987, điện cực enzym screen-printed được công bố bởi Medisense (Cambridge, USA) với dụng cụ đo có kích thước như một chiếc bút cho phép giám sát lượng glucose trong máu tại nhà. Điện cực này được thiết kế lại làm cho thông dụng hơn và số lượng bán của Medisense đã đạt tới 175 triệu đôla năm 1996 khi họ được Abbort mua lại. Hiện nay Hãng Boehringer, Manheim và Bayer đang cạnh tranh nhau rất gay gắt về Biosensor và lượng bán ra của ba công ty chiếm ưu thế trên thị trường Biosensor của thế giới tới 85%.

Mục lục

Chương 1: Giới thiệu chung về Biosensor

1.1 Lịch sử phát triển

1.2 Khái niệm

1.3 Đặc điểm - yêu cầu

1.4 Nguyên lý hoạt động

Chương 2: Phân loại Biosensor

2.1 Điện cực điện hóa (Electrochemical biosensor)

2.2 Điện cực đo nhiệt (Calorimetric biosensor)

2.3 Điện cực đo quang (Optical Biosensor)

2.4 Điện cực điện áp (Piezoelectric biosensor)

2.5 Điện cực miễn dịch (Immunobiosensor)

2.6 Điện cực vi sinh vật (microbial biosensor)

Chương 3: Phương pháp chế tạo Biosensor

3.1 Chọn lựa bộ thụ cảm sinh học

3.2 Chọn lựa bộ biến năng

3.3 Sự cố định thành phần sinh học lên bộ biến năng

3.4 Cố định vi sinh vật

Chương 4: Điện cực enzyme

4.1 Nguyên tắc hoạt động

4.2 Cơ sở lý thuyết

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự trả lời của điện cực enzyme

Chương 5: Ứng dụng của Biosensor

5.1 Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

5.2 Ứng dụng trong môi trường

5.3 Ứng dụng trong y học

Chương 6: Kết luận

Tài liệu tham khảo

------------------------------------

SVTH: Trường ĐHBK TPHCM

GVHD: TS. Trần Bích Lam

Liên hệ:

Mail: chenfangjun.docs@gmail.com

Y!M: huongphusamientay200