Il concetto di biosensore si riferisce a un dispositivo che combina un sistema di riconoscimento biologico con un trasduttore per analizzare specifici analiti. La caratteristica fondamentale di un biosensore è la sua elevata specificità, garantita dall’utilizzo di recettori biologici che presentano una particolare affinità verso un determinato analita.
Caratteristiche e funzionamento dei biosensori
Un biosensore è composto da un biorecettore specifico per l’analita in questione, come ad esempio un enzima, un anticorpo o un acido nucleico. Il segnale generato dall’interazione tra il biorecettore e l’analita viene convertito da un trasduttore in un segnale elettrico, il quale viene amplificato e letto da un detector. Questo dato viene quindi convertito nella concentrazione desiderata e visualizzato su un display. Il biorecettore deve essere in grado di interagire in modo preciso e specifico con l’analita, garantendo sensibilità, velocità e costo contenuto. I trasduttori possono essere di diversi tipi, come elettrochimici, ottici, termici o acustici.
Tipologie di trasduttori e applicazioni
I trasduttori elettrochimici si distinguono in potenziometrici, dove la variazione di potenziale è legata alla concentrazione di ioni, e amperometrici, dove il potenziale dell’elettrodo è costante e consente l’ossidazione o la riduzione dell’analita. I trasduttori ottici vengono impiegati quando la reazione catalizzata dall’enzima produce prodotti colorati, fluorescenti o luminosi e sono composti da fibre ottiche. Quelli di tipo acustico sono costituiti da cristalli piezoelettrici di quarzo soggetti a deformazione meccanica che genera risonanza a una frequenza specifica correlata alla massa del cristallo.
Applicazioni pratiche dei biosensori
I biosensori sono utilizzati per sostituire le analisi di laboratorio tradizionali in quanto devono essere rapidi, convenienti e facili da utilizzare. Un esempio noto è il glucometro, che consente alle persone diabetiche di monitorare il livello di glucosio grazie all’utilizzo dell’enzima glucosio-ossidasi per convertire il glucosio in acido gluconico. Attraverso la rilevazione elettrochimica della variazione di pH causata dalla formazione dell’acido gluconico, i biosensori forniscono un’analisi rapida e precisa del tasso glicemico.
In conclusione, i biosensori sono strumenti fondamentali per una varietà di applicazioni analitiche e di monitoraggio, offrendo un’alternativa efficiente ai metodi tradizionali di analisi biochimica.L’importanza dei biosensori nell’ambito medico e ambientale
I biosensori sono strumenti diagnostici che vengono utilizzati in diverse applicazioni, soprattutto nel campo medico per la determinazione di sostanze come il glucosio, la creatinina, le proteine, il lattato e il piruvato. Questi strumenti sono essenziali per monitorare lo stato di salute dei pazienti e per fornire dati importanti per trattamenti personalizzati.
I biosensori trovano ampio impiego anche nell’analisi ambientale, dove vengono impiegati per la rilevazione di pesticidi, contaminanti e erbicidi. Grazie alla loro sensibilità, i biosensori sono strumenti preziosi per monitorare la qualità dell’ambiente e per garantire la sicurezza delle risorse naturali.
Altro campo in cui i biosensori sono indispensabili è quello dell’analisi alimentare. Essi consentono di determinare nutrienti, coloranti, dolcificanti e conservanti presenti negli alimenti, contribuendo così a garantire la sicurezza e la qualità dei prodotti alimentari che consumiamo quotidianamente.
Negli ultimi anni, l’uso dei biosensori si è esteso anche alla rilevazione di sostanze come droghe, sostanze proibite ed esplosivi, rendendoli strumenti fondamentali per garantire la sicurezza pubblica e prevenire il traffico illegale di sostanze pericolose.
Inoltre, sono attualmente in fase di sviluppo nano-biosensori, dotati di caratteristiche che permettono di rilevare concentrazioni estremamente basse di analiti, aprendo così nuove prospettive per l’applicazione di queste tecnologie in ambiti sempre più specializzati e avanzati.
