바이오센서

Biosensor
저널에 대해서는, Biosensors(MDPI 저널)와 Biosensors(Elsevier 저널)를 참조해 주세요.

바이오센서는 화학물질을 검출하기 위해 사용되는 분석장치로 생물학적 성분과 물리화학적 [1][2][3][4]검출기를 결합한다.조직, 미생물, 유기체, 세포수용체, 효소, 항체, 핵산 등 민감한 생물학적 요소는 생물학적으로 유도된 물질 또는 생체모방 성분으로 연구 대상 분석물과 상호작용, 결합 또는 인식된다.생물학적으로 민감한 요소들은 생물학 공학을 통해서도 만들어질 수 있다.하나의 신호를 다른 신호로 변환하는 변환기 또는 검출기 소자는 분석물질과 생물학적 요소의 상호작용으로 발생하는 광학, 압전, 전기화학, 전기화학발광 등의 물리화학적 방식으로 작동하여 쉽게 측정하고 정량화할 수 있습니다.바이오센서 리더 장치는 주로 결과를 사용하기 쉬운 방식으로 표시하는 [5]관련 전자 장치 또는 신호 프로세서와 연결됩니다.이것은 때때로 센서 디바이스에서 가장 비싼 부분을 차지하지만 변환기 및 민감한 요소(홀로그래픽 센서)를 포함하는 사용자 친화적인 디스플레이를 생성할 수 있습니다.리더는 보통 바이오센서의 다양한 작동 원리에 맞게 커스텀 설계 및 제조됩니다.

바이오센서 시스템

바이오센서는 전형적으로 생체수용체(효소/항체/세포/핵산/압타머), 트랜스듀서 성분(반전도체/나노물질) 및 신호증폭기, 프로세서 및 디스플레이를 [6]포함하는 전자시스템으로 구성된다.예를 들어 CMOS 기반 [7][8]마이크로 센서 시스템에서 변환기와 전자 장치를 결합할 수 있습니다.종종 생물 수용체라고 불리는 인식 요소는 관심 있는 분석 물질과 상호작용하기 위해 생물이나 생물학적 시스템을 본뜬 수용체로부터 얻은 생체 분자를 사용합니다.이 상호작용은 샘플의 대상 분석물의 존재에 비례하여 측정 가능한 신호를 출력하는 생체 트랜스듀서에 의해 측정됩니다.바이오센서 설계의 일반적인 목적은 샘플이 [1][9][10]입수된 장소에서의 문제나 관리에서 신속하고 편리한 테스트를 가능하게 하는 것입니다.

생체 수용체

조합 DNA 라이브러리 스크리닝에 사용되는 바이오센서

바이오센서에서 생체수용체는 특정 분석물과 상호작용하여 변환기에 의해 측정 가능한 효과를 발생하도록 설계되어 있다.다른 화학적 또는 생물학적 성분의 매트릭스 중 분석물질에 대한 높은 선택성은 생체수용체의 핵심 요건이다.사용되는 생체분자의 유형은 매우 다양할 수 있지만, 바이오센서는 항체/항원,[11] 효소/리간드, 핵산/DNA, 세포 구조/세포 또는 생체모방 [12][13]물질과 관련된 일반적인 생체수용체 상호작용 유형에 따라 분류될 수 있다.

항체/항원 상호작용

면역센서는 특정 화합물 또는 항원에 대한 항체의 매우 특이적인 결합 친화성을 이용한다.항체-항원 상호작용의 특이성은 항원이 올바른 구조를 가질 경우에만 항체에 결합한다는 점에서 잠금 및 키와 유사하다.결합 이벤트는 형광 분자, 효소 또는 방사성 동위원소와 같은 추적자와 결합하여 신호를 생성할 수 있는 물리 화학적 변화를 야기합니다.센서에 항체를 사용하는 데는 제한이 있습니다. 1항체 결합 용량은 검사 조건(예: pH 및 온도)에 따라 크게 달라지며, 2. 항체와 항원 간의 상호작용은 일반적으로 견고하지만, 결합은 카오트로픽 시약, 유기 용제 또는 초음파 [14][15]방사선에 의해 방해될 수 있습니다.

항체-항원 상호작용은 혈청학적 검사 또는 특정 질병에 대한 순환 항체의 검출에도 사용될 수 있다.중요한 것은 혈청학 테스트가 COVID-19 [16]대유행에 대한 글로벌 대응의 중요한 부분이 되었다는 점이다.

인공결합단백질

항체를 바이오센서의 생체인식 성분으로 사용하는 것에는 몇 가지 단점이 있다.그들은 높은 분자량과 제한된 안정성을 가지고 있고, 필수적인 이황화 결합을 포함하고 생산하는데 비용이 많이 든다.이러한 한계를 극복하기 위한 하나의 접근방식으로 재조합 결합 단편(Fab, Fv 또는 scFv) 또는 항체의 도메인(VH, VHH)이 [17]설계되었다.또 다른 접근방식으로 바람직한 생물물리학적 특성을 가진 작은 단백질 발판은 부모 분자의 바람직한 특성을 유지하면서 다른 표적 단백질에 특이적으로 결합할 수 있는 인공적인 항원결합단백질(AgBP) 패밀리를 생성하도록 설계되었다.특정 표적 항원에 특이하게 결합하는 패밀리 요소는 종종 표시 기법(파지 표시, 리보솜 표시, 효모 표시 또는 mRNA 표시)에 의해 체외에서 선택된다.인공 결합 단백질은 항체보다 훨씬 작고(보통 아미노산 잔류물 100개 미만), 안정성이 강하고, 이황화 결합이 부족하며, 항체 및 [18][19]그 유도체와 달리 박테리아 세포질 같은 세포 환경을 감소시키는 데 높은 수율로 발현될 수 있다.따라서 바이오센서를 [20][21]작성하는데 특히 적합합니다.

효소적 상호작용

효소의 특이적 결합 능력과 촉매 활성은 효소를 인기 있는 생물 수용체로 만듭니다.분석물 인식은 1) 분석물을 센서 검출 가능한 제품으로 변환하는 효소, 2) 분석물에 의한 효소 억제 또는 활성화를 검출하는 방법, [15]3) 분석물과의 상호작용에 의한 효소 특성의 변형을 감시하는 방법 등 여러 가지 가능한 메커니즘을 통해 가능하다.바이오센서에서 효소가 일반적으로 사용되는 주된 이유는 1) 많은 반응을 촉매하는 능력, 2) 분석물질군(촉매 활성의 서브스트레이트, 생성물, 억제제 및 조절제)을 검출할 수 있는 가능성, 3) 분석물질을 검출하기 위한 여러 다른 전달 방법과의 적합성이다.특히 효소를 반응으로 소비하지 않기 때문에 바이오센서를 계속 사용하기 쉽다.효소의 촉매 활성은 또한 일반적인 결합 기술에 비해 낮은 검출 한계를 허용합니다.그러나 센서의 수명은 효소의 안정성에 의해 제한됩니다.

친화성 결합 수용체

항체는 10^8 L/mol을 초과하는 높은 결합 상수를 가지며, 이는 항원-항체 커플이 형성되면 거의 돌이킬 수 없는 연관성을 나타낸다.포도당 친화성 결합 단백질은 항체처럼 높은 특이성으로 리간드를 결합하지만 10^2~10^4 L/mol 정도의 결합 상수를 갖는 특정 분석물 분자에 존재한다.분석물과 수용체 사이의 연관성은 가역적인 성질을 가지며, 두 분자 사이의 결합 옆에는 또한 측정 가능한 농도로 그들의 자유 분자가 발생한다.예를 들어 포도당의 경우 콘카나발린 A는 4x10^2 L/[22]mol의 결합정수를 나타내는 어피니티 수용체로서 기능해도 좋다.생물센싱의 목적으로 친화력 결합 수용체를 사용하는 것은 1979년 슐츠와 심스에 의해 제안되었으며, 이후 4.4 ~ 6.1 mmol/L 사이의 [24]관련 생리 범위에서 포도당을 측정하기 위한 형광 분석으로 구성되었다.센서 원리는 효소 분석에서 발생하는 것처럼 화학 반응에서 분석 물질을 소비하지 않는다는 장점이 있습니다.

핵산 상호작용

핵산 기반 수용체를 사용하는 바이오센서는 유전센서라고 불리는 상보적인 염기쌍 상호작용 또는 압타센서로서의 특정 핵산 기반 항체 모방체(aptamers)[25]에 기초할 수 있다.전자의 경우, 인식 과정은 상보적인 염기쌍인 DNA 중의 아데닌:티민과 시토신:구아닌의 원리에 기초하고 있다.표적 핵산 배열을 알고 있는 경우, 상보적 배열을 합성하고 라벨을 붙인 다음 센서에서 고정화할 수 있습니다.잡종 이벤트는 광학적으로 검출할 수 있으며 표적 DNA/RNA의 존재를 확인할 수 있습니다.후자의 경우 표적에 대해 생성된 압타머는 특정 비공유 상호작용 및 유도 피팅을 통해 표적을 인식한다.이러한 압타머는 광학 탐지를 위해 쉽게 불소/금속 나노 입자로 라벨이 부착될 수 있으며 광범위한 표적 분자 또는 세포 및 바이러스와 [26][27]같은 복잡한 표적을 위한 라벨이 없는 전기화학 또는 캔틸레버 기반 검출 플랫폼에 사용될 수 있습니다.또한 압타머는 RNA 분해 DNAzymes와 같은 핵산 효소와 결합할 수 있으며, 단일 분자 내에서 표적 인식 및 신호 생성을 모두 제공할 수 있으며, 이는 다중 바이오센서 [28]개발에서의 잠재적 응용을 보여준다.

후생유전학

적절하게 최적화된 통합 광학 공진기를 암이나 다른 [29]질환에 감염된 환자의 체액에서 후생유전학적 변형(예: DNA 메틸화, 번역 후 변형)을 검출하기 위해 이용할 수 있다는 제안이 나왔다.최근에는 환자의 [30]소변에 있는 암세포를 쉽게 검출할 수 있는 초감도의 광바이오센서가 연구 수준에서 개발되고 있다.다른 연구 프로젝트에서는 전문가에 [31]의한 추가 가공, 세척 또는 조작 없이 간단한 취급만 하면 되는 값싸고 친환경적인 일회용 카트리지를 사용하는 새로운 휴대용 장치를 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.

오르가넬류

세포 내부는 독립된 구획을 형성하고 보통 독립적으로 기능을 수행합니다.다양한 종류의 세포소기관들은 다양한 대사 경로를 가지고 있고 그 기능을 수행하기 위한 효소를 포함하고 있다.일반적으로 사용되는 오르가넬은 리소좀, 엽록체, 미토콘드리아를 포함한다.칼슘의 공간적-시간적 분포 패턴은 유비쿼터스 신호 경로와 밀접하게 관련되어 있다.미토콘드리아는 칼슘 이온의 대사에 적극적으로 참여하여 기능을 제어하고 칼슘 관련 신호 경로를 조절합니다.실험은 미토콘드리아가 칼슘 채널을 [32]열어서 그 근처에서 생성되는 높은 칼슘 농도에 반응하는 능력을 가지고 있다는 것을 증명했다.이와 같이 미토콘드리아를 이용하여 배지의 칼슘 농도를 검출할 수 있으며 공간 분해능이 높아 검출이 매우 민감하다.미토콘드리아의 또 다른 응용은 수질 오염의 검출에 사용된다.세제 화합물의 독성은 세포와 미토콘드리아를 포함한 아세포 구조를 손상시킨다.세제는 흡광도 변화에 의해 측정될 수 있는 팽창 효과를 일으킨다.실험 데이터에 따르면 변화율이 세제 농도에 비례하므로 검출 [33]정확도에 대한 높은 기준이 됩니다.

셀

세포는 주변 환경에 민감하고 모든 종류의 자극제에 반응할 수 있기 때문에 생체수용체에 자주 사용된다.세포는 표면에 붙는 경향이 있어 쉽게 고정될 수 있다.장기간에 비해 활성 상태를 더 오래 유지하고 재현성을 통해 재사용할 수 있습니다.스트레스 상태, 독성 및 유기 유도체와 같은 글로벌 매개변수를 검출하는 데 일반적으로 사용됩니다.그들은 또한 약물의 치료 효과를 모니터링하는 데 사용될 수 있다.한 가지 적용은 세포를 사용하여 주요 수중 오염 [34]물질인 제초제를 결정하는 것입니다.미세조류를 석영 마이크로파이버에 감싼 후 제초제에 의해 개질된 클로로필 형광을 광섬유 다발의 선단에 모아 형광계에 투과시킨다.조류는 최적의 측정을 위해 지속적으로 배양됩니다.그 결과 특정 제초제의 검출 한계는 ppb 이하 농도에 이를 수 있다.일부 세포는 미생물 [35]부식을 감시하는 데 사용될 수도 있다.슈도모나스 스파이는 부식된 재료 표면에서 격리되어 아세틸셀룰로오스막 위에 고정된다.호흡 활동은 산소 소비량을 측정하여 결정됩니다.생성된 전류와 황산 농도 사이에는 선형 관계가 있습니다.응답 시간은 셀 및 주변 환경의 로드와 관련이 있으며 5분 이내로 제어할 수 있습니다.

티슈

조직은 존재하는 효소의 풍부함을 위한 바이오센서로 사용된다.바이오센서로서의 조직의 장점은 다음과 같습니다.[36]

  • 세포나 세포에 비해 고정하기 쉽다
  • 자연환경에서 효소를 유지함으로써 더 높은 활성도와 안정성
  • 구입 가능성과 저렴한 가격
  • 효소 추출, 원심 분리 및 정화의 지루한 작업 회피
  • 효소가 기능하는 데 필요한 보조 인자가 존재한다
  • 다양한 목적에 관한 폭넓은 선택지를 제공하는 다양성.

또한 다른 효소의 간섭으로 인한 특이성 부족과 수송 장벽으로 인한 반응 시간이 길어지는 등 조직의 단점도 존재한다.

미생물 바이오센서

미생물 바이오센서는 특정 물질에 대한 박테리아 반응을 이용한다.예를 들어 몇 가지 세균 [37]분류군에서 발견되는 아르스 오퍼론을 이용하여 비소를 검출할 수 있다.

생물학적 요소의 표면 부착

그래핀 표면에 결합되어 있는 음전하 엑소좀 감지

바이오센서의 중요한 부분은 생물학적 요소(작은 분자/단백질/세포)를 센서 표면(금속, 폴리머 또는 유리)에 부착하는 것입니다.가장 간단한 방법은 표면을 생물학적 요소로 코팅하기 위해 기능화하는 것입니다.실리콘 칩/실리카 글라스의 경우 폴리리신, 아미노실란, 에폭시실란 또는 니트로셀룰로오스로 할 수 있습니다.그 후 결합 생물학적 작용제는 예를 들어 대체 하전 폴리머 [38]코팅의 층별 증착에 의해 고정될 수 있다.

또는 3차원 격자(히드로겔/제로겔)를 사용하여 화학적 또는 물리적으로 이들을 함몰할 수 있다(화학적으로 함몰됨으로써 생물학적 요소가 강한 결합에 의해 제자리에 유지되는 동시에 물리적으로 겔 매트릭스의 모공을 통과할 수 없음을 의미한다).가장 일반적으로 사용되는 하이드로겔은 물리적 [39]함몰의 경우 생물학적 요소(PEG와 같은 다른 안정화 폴리머와 함께 TMOS 또는 TEOS와 같은 테트라 알킬 오르토실산염으로 첨가됨)의 존재 하에서 규산염 모노머의 중합에 의해 생성되는 유리질 실리카이다.

세포 또는 단백질에 적합한 조건에서 설정되는 하이드로겔의 또 다른 그룹은 아크릴레이트 하이드로겔이며, 이는 라디칼 개시 시 중합된다.래디칼 이니시에이터의 한 가지 유형은 과황산염과 TEMED(폴리아크릴아미드겔은 단백질 [40]전기영동에도 일반적으로 사용됨)를 조합하여 생성되는 과산화물 래디칼이며, 대체적으로 DMPA(2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논)[41]와 같은 광개시제와 조합하여 빛을 사용할 수 있다.센서의 생물학적 구성 요소를 모방하는 스마트 물질은 활성 또는 촉매 부위 또는 생체 [42]분자의 유사한 구성만 사용하여 바이오센서로 분류될 수 있습니다.

바이오 트랜스듀서

주요 기사:바이오 트랜스듀서
생체변환기의 종류에 따른 바이오센서

바이오센서는 바이오 트랜스듀서의 종류에 따라 분류할 수 있습니다.바이오센서에 사용되는 가장 일반적인 유형의 바이오 트랜스듀서는 다음과 같습니다.

  • 전기화학 바이오센서
  • 광바이오센서
  • 전자 바이오 센서
  • 압전 바이오 센서
  • 중량계 바이오센서
  • 초유전체 바이오센서
  • 자기 바이오 센서

전기화학

전기화학 바이오센서는 일반적으로 전자를 생성하거나 소비하는 반응의 효소 촉매작용에 기초한다.센서 기판에는 일반적으로 기준 전극, 작동 전극 및 대향 전극의 세 가지 전극이 있습니다.대상 분석 물질은 활성 전극 표면에서 일어나는 반응에 관여하며, 이 반응은 이중 층을 가로질러 전자 전달을 유발하거나(전류를 생성) 이중 층 전위를 발생시킬 수 있습니다(전압 생성).우리는 고정된 전위(현재 전자의 흐름 속도는 분석물 농도에 비례한다)에서 전류를 측정하거나 0 전류에서 전위를 측정할 수 있습니다(이는 로그 응답을 제공합니다).작동 전극 또는 활성 전극의 전위는 공간 전하에 민감하며 이는 종종 사용됩니다.또한 생체관능화 이온감응성 전계효과 트랜지스터를 [43]이용한 고유전하에 의해 작은 펩타이드 및 단백질의 무라벨 직접 전기적 검출이 가능하다.

또 다른 예로는 전위차 바이오센서(전위 0에서 생성되는 전위)가 높은 동적 범위로 로그 응답을 제공합니다.이러한 바이오센서는 종종 플라스틱 기판에 전극 패턴을 스크린 인쇄하고 전도성 폴리머로 코팅한 다음 단백질(효소 또는 항체)을 부착하여 만들어집니다.전극은 2개뿐이며 매우 민감하고 견고합니다.엄격한 샘플 준비 없이 HPLC 및 LC/MS에서만 달성할 수 있는 수준에서 분석 물질을 검출할 수 있습니다.생물학적 감지 구성요소는 해당 분석물에 대해 매우 선택적이기 때문에 모든 바이오센서는 보통 최소한의 샘플 준비만 필요로 합니다.신호는 센서 표면의 변화로 인해 전도성 폴리머 층의 전기화학적 및 물리적 변화에 의해 생성됩니다.이러한 변화는 이온 강도, pH, 수화 및 산화환원 반응에 기인할 수 있으며, 후자는 효소 라벨이 [44]기질을 뒤집는 작용에 기인한다.또한 게이트 영역이 효소 또는 항체로 변경된 전계효과 트랜지스터는 FET의 게이트 영역에 대한 분석물질의 결합이 드레인 소스 전류의 변화를 일으키기 때문에 다양한 분석물질의 매우 낮은 농도를 검출할 수 있다.

임피던스 스펙트로피 기반의 바이오센서 개발은 현재 각광받고 있으며, 이러한 장치/개발은 학계 및 업계에서 많이 볼 수 있다.나노폴러스 알루미나 막을 이용한 4전극 전기화학세포에 기초한 그러한 장치 중 하나는 혈청 알부민의 [45]높은 배경 하에서 저농도의 인간 알파 트롬빈을 검출하는 것으로 나타났다.임피던스 [46]바이오센서에도 인터다이제이션 전극이 사용되고 있습니다.

이온 채널 스위치

ICS – 채널 오픈
ICS – 채널 폐쇄

이온 채널의 사용은 표적 생물학적 [47]분자의 매우 민감한 검출을 제공하는 것으로 나타났다.금전극에 부착된 지지층 또는 테더층막(t-BLM)에 이온채널을 매립함으로써 전기회로를 생성한다.표적 분자의 결합이 채널을 통과하는 이온 흐름을 제어하도록 항체와 같은 포획 분자를 이온 채널에 결합할 수 있다.그 결과 목표물의 농도에 비례하는 전기 전도에 측정 가능한 변화가 발생합니다.

이온채널스위치(ICS) 바이오센서는 이합체 펩타이드 채널인 그래미시딘을 이용해 테더링된 2층막 [48]내에 생성할 수 있다.항체가 부착된 그래미시딘의 펩타이드 1개는 이동성이며, 1개는 고정성이다.이합체를 파괴하면 막을 통과하는 이온 전류가 멈춥니다.친수성 스페이서를 사용하여 금속 표면에서 막을 분리함으로써 전기 신호 변화의 크기가 크게 증가합니다.

단백질, 박테리아, 약물 및 독소를 포함한 광범위한 대상 종의 정량적 검출은 다른 막과 포획 [49][50]구성을 사용하여 입증되었다.유럽 연구 프로젝트인 그린센스는 침과 소변에 있는 THC, 모르핀, 코카인과 같은 약물 남용의 정량적 검사를 수행하기 위해 바이오센서를 개발한다.

무시약 형광 바이오센서

무시약 바이오센서는 복잡한 생물학적 혼합물의 표적 분석물을 추가 시약 없이 감시할 수 있다.따라서 단단한 지지대에 고정하면 연속적으로 작동할 수 있습니다.형광 바이오센서는 형광특성의 변화에 따라 대상 분석물질과의 상호작용에 반응한다.시약리스 형광바이오센서(RF biosensor)는 대상 분석물에 대해 지향하는 생물학적 수용체와 방출 특성이 국소 환경의 특성에 민감한 솔바토크롬 형광체를 단일 고분자에 일체화함으로써 얻을 수 있다.형광체는 인식 이벤트를 측정 가능한 광학 신호로 변환합니다.방출 특성이 단백질의 고유 형광체, 트립토판 및 티로신과 크게 다른 외인성 형광체를 사용하면 복잡한 생물학적 혼합물에서 분석 물질을 즉시 검출하고 정량화할 수 있다.형광체의 통합은 수용체의 친화성을 방해하지 않고 분석물의 결합에 민감한 부위에서 이루어져야 한다.

항체 및 인공 항원결합단백질(AgBP) 패밀리는 항원에 대해 방향을 지정할 수 있기 때문에 RF 바이오센서의 인식 모듈을 제공하는 데 매우 적합합니다(생체수용체 관련 단락 참조).복합체의 원자구조와 그 항원을 알고 있을 때 AgBP에 솔바토크롬 불소포자를 통합하여 RF바이오센서로 변환하는 일반적인 방법이 설명되었다.[20]AgBP의 잔류물은 이들의 복합체 내 항원 근방에서 동정된다.이 잔류물은 부위 지향 돌연변이 유발에 의해 시스테인으로 변화한다.불소포자는 돌연변이 시스테인과 화학적으로 결합되어 있다.설계가 성공했을 때, 결합된 불소 포자는 항원의 결합을 막지 않고, 이 결합은 불소 포자를 용매로부터 보호하며, 형광 변화를 통해 검출할 수 있다.이 전략은 항체 [52][53]단편에도 유효합니다.

그러나 특정 구조 데이터가 없는 경우에는 다른 전략을 적용해야 한다.AgBP의 항체 및 인공패밀리는 단백질의 고유한 하위영역에 위치하고 일정한 폴리펩타이드 골격에 의해 지지되는 초가변(또는 랜덤화) 잔류위치 세트로 구성된다.주어진 항원의 결합 부위를 형성하는 잔류물은 초가변 잔류물 중에서 선택된다.이들 패밀리의 AgBP는 돌연변이 유발에 의해 시스테인으로 변화시킨 후 항원과의 상호작용에 거의 또는 전혀 중요하지 않은 초가변 잔류물에 솔바토크롬 형광체를 결합하는 것만으로 표적 항원의 특이 RF 바이오센서로 변화시킬 수 있다.보다 구체적으로, 전략은 유전적인 수준에서 초가변 위치의 잔류물을 시스테인으로 개별적으로 변화시키고, 솔바토크롬 불소포를 돌연변이 시스테인과 화학적으로 결합시킨 다음, 가장 높은 감도를 갖는 결과 결합체를 유지하는 것으로 구성된다(친화성과 v를 모두 포함하는 매개 변수).형광 신호의 [21]아리에이션).이 접근법은 항체 [54]조각군에 대해서도 유효하다.

후술 연구에 따르면 형광체가 생체수용체 표면과 비공유 상호작용을 하지 않아 배경 신호가 증가하며 표적 항원 [55]표면의 결합 포켓과 상호작용할 때 최상의 무시약 형광 바이오센서가 얻어지는 것으로 나타났다.위와 같은 방법으로 얻은 RF 바이오센서는 살아있는 [56]세포 내에서 표적 분석물질을 기능하고 검출할 수 있습니다.

자기 바이오 센서

자기 바이오센서는 상사성 또는 초파자성 입자 또는 결정을 이용하여 생물학적 상호작용을 탐지합니다.예를 들어 코일 유도, 저항 또는 기타 자기 특성을 들 수 있습니다.자성 나노나 미립자를 사용하는 것이 일반적이다.이러한 입자의 표면에는 DNA(배열 또는 압타머의 상보적) 항체 또는 기타가 있을 수 있는 생체수용체가 있다.생체 수용체의 결합은 AC 감도계,[57] 홀 효과 센서,[58] 거대 자기 저항 [59]장치 등으로 측정할 수 있는 일부 자분 특성에 영향을 미칩니다.

다른이들

압전 센서는 전위가 인가될 때 탄성 변형을 일으키는 결정을 이용한다.교류전위(A.C.)는 고유주파수로 결정 중에 정재파를 생성한다.이 주파수는 결정의 탄성 특성에 크게 의존하며, 결정체가 생물학적 인식 요소로 코팅되면 (큰) 표적 분석물이 수용체에 결합함으로써 결합 신호를 제공하는 공진 주파수의 변화가 발생합니다.표면 탄성파(SAW)를 이용한 모드에서는 감도가 대폭 향상된다.이것은 바이오센서로서 석영 결정 마이크로 밸런스를 전문적으로 응용한 것입니다.

전기화학발광(ECL)은 오늘날 바이오센서의 [60][61][62]선도적인 기술입니다.들뜬 종은 광 들뜸원이 아닌 전기화학적 자극으로 생성되기 때문에 ECL은 광발광에 비해 개선된 신호 대 잡음비를 나타내며 빛의 산란과 발광 배경에 의한 영향을 최소화한다.특히, 양성 잠재력(산화물 감소 메커니즘) 영역에서 완충 수용액에서 작동하는 코어액티브 ECL은 많은 연구 어플리케이션과 더 나아가 높은 처리량 면역 분석을 위한 상용 하드웨어를 개발한 중요한 회사의 존재에 의해 확인되었듯이 면역 분석을 위한 ECL을 확실하게 증가시켰다.매년 수십억 달러의 가치가 있는 시장에서의 알리아스

온도계 바이오센서는 드물다.

바이오센서 MOSFET(BioFET)

주요 기사: Bio-FET

MOSFET (Metal-oxide-Semiconductor 전계효과 트랜지스터, MOS 트랜지스터)는 모하메드 M에 의해 발명되었다. 1959년 아탈라와 다원캉이 1960년에 [63]시연했다.2년 후, 릴랜드 C. Clark와 Champ Lyons는 [64][65]1962년에 최초의 바이오센서를 발명했다.바이오센서 MOSFET(Biosensor MOSFET)는 나중에 개발되어 물리, 화학, 생물 및 환경 파라미터를 측정하는 [66]데 널리 사용되고 있습니다.

최초의 BioFET는 [67][68]Piet Bergveld가 1970년에 전기화학적 및 생물학적 응용을 위해 발명한 이온 민감 전계효과 트랜지스터(ISFET)입니다.흡착 FET(ADFET)는 P.F.에 의해 특허를 받았습니다.1974년 콕스, 그리고 수소에 민감한 MOSFET가 I에 의해 입증되었다.1975년 [66]룬드스트롬, M.S. 시바라만, C.S. 스벤슨, L. 룬드크비스트.ISFET는 특정 거리에 [66]게이트가 있는 특수한 유형의 MOSFET로, 금속 게이트가 이온 감응막, 전해질 용액 및 참조 [69]전극으로 대체됩니다.ISFET는 DNA 교배 검출, 혈액에서 바이오마커 검출, 항체 검출, 포도당 측정, pH 센싱 및 유전자 [69]기술과 같은 생물의학 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

1980년대 중반까지 가스 센서 FET(GASFET), 압력 센서 FET(PRESSFET), 화학 전계 효과 트랜지스터(ChemFET), 기준 ISFET(REFET), 효소 변형 FET(ENFET) 및 면역학적으로 수정된 FET(IMFET)[66]를 포함한 다른 바이오 FET가 개발되었습니다.2000년대 초까지 DNA 전계효과 트랜지스터(DNAFET), 유전자변형 FET(GenFET), 세포전위 바이오FET(CPFET) 등의 바이오FET가 [69]개발됐다.

바이오센서의 배치

바이오센서의 적절한 배치는 응용 분야에 따라 달라지는데, 이는 크게 바이오테크놀로지, 농업, 식품기술 및 바이오의약품으로 나눌 수 있다.

바이오테크놀로지에서는 재배용 육수의 화학조성분 분석을 온라인, 온라인, 온라인, 오프라인으로 실시할 수 있다.미국 식품의약국(FDA)에서 설명한 바와 같이 샘플은 온라인 측정을 위한 제조 공정에서 전환되는 동안 인라인 센서 공정에서 제거되지 않는다.온라인 센서의 경우 프로세스 스트림에 [70]근접하여 샘플을 제거하고 분석할 수 있습니다.후자의 예로는 유제품 가공 [71]공장에서의 유당 모니터링이 있습니다.오프라인 바이오센서는 현장에서 동작하는 것이 아니라 실험실에서 동작하는 바이오 분석 기술과 비교됩니다.이러한 기술은 주로 농업, 식품 기술, 생물의학에 사용된다.

의료 애플리케이션에서 바이오센서는 일반적으로 체외 및 체내 시스템으로 분류됩니다.생체외 바이오센서 측정은 시험관, 배양접시, 마이크로미터 플레이트 또는 생체 외 다른 곳에서 이루어진다.센서는 위에서 설명한 대로 생체 수용체와 변환기를 사용합니다.체외 바이오센서의 예로는 혈당 모니터링을 위한 효소전도계 바이오센서가 있다.테스트가 [72][73]필요한 장소에서의 POS 테스트의 원칙에 따라 동작하는 바이오센서를 작성해야 하는 과제가 있습니다.웨어러블 바이오센서 개발도 그 [74]중 하나다.랩 테스트를 생략하면 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.POCT 바이오센서는 환자가 테스트하기 어려운 영역의 HIV 테스트에 사용할 수 있습니다.바이오센서를 그 장소에 직접 송신할 수 있어 빠르고 간단한 테스트를 사용할 수 있습니다.

피하 조직(59x45x8mm)의 포도당 모니터링을 위한 바이오센서 임플란트.전자 부품은 Ti 케이스에 밀폐되어 있으며, 안테나 및 센서 프로브는 에폭시 [75]헤더에 성형되어 있습니다.

생체내 바이오센서는 몸 안에서 작동하는 이식 가능한 장치이다.물론 바이오센서 임플란트는 임플란트 후 초기 염증반응을 피하기 위해 엄격한 멸균규정을 준수해야 한다.두 번째 우려 사항은 장기 생체적합성, 즉 의도된 [76]사용 기간 동안 신체 환경과의 유해하지 않은 상호작용과 관련이 있다.또 하나의 문제는 실패입니다.장애가 발생하면 장치를 분리 및 교체하여 추가 수술을 수행해야 합니다.생체내 바이오센서의 적용 예는 아직 이용할 수 없는 체내 인슐린 모니터링이다.

대부분의 첨단 바이오센서 임플란트는 [77][78]포도당의 지속적인 모니터링을 위해 개발되었습니다.그림은 심장박동조절기 및 제세동기와 같은 심혈관 이식용 Ti 케이스와 배터리를 [75]사용하는 장치를 보여준다.크기는 배터리에 따라 1년의 수명에 따라 결정됩니다.측정된 포도당 데이터는 의료용 임플란트에 대해 승인된 대로 MICS 402-405MHz 대역 내에서 무선으로 신체 밖으로 전송됩니다.

바이오센서는 휴대전화 시스템에도 통합이 가능하기 때문에 사용하기 쉽고 다수의 [79]사용자가 접근할 수 있습니다.

적용들

항체변성 붕소 도프 다이아몬드를 이용한 인플루엔자 바이러스의 바이오센싱

다양한 타입의 바이오센서가 응용될 가능성이 많다.연구 및 상업적 응용 측면에서 가치 있는 바이오센서 접근방식의 주요 요건은 대상 분자의 식별, 적절한 생물학적 인식 요소의 가용성 및 일부 상황에서 민감한 실험실 기반 기술보다 일회용 휴대용 감지 시스템이 선호될 가능성이다.당뇨병 환자에서 counter-bioterrorist 활동에 Ns. 몇가지 예를 들어 포도당 모니터링, 무거운 금속 ions,[80]과 같은 다른 의료 건강 관련 목표 환경 애플리케이션, 예를 들어 살충제와 강 물 오염 물질은 탐지, 기균 감지 원격 탐사, 예를 들어, 연안의 물의 질을 감지 원격.타고버려진 이패류의 병원 균의 world,[81]탐지 떼, 생물적 환경 정화, 탐지 및 엽산의의organophosphate고 일상적인 분석 측정의 여부를 결정함 전후에 독성 물질의 수준을 결정하는 침묵을 동물 행동학(생물학적 리듬, 성장율 또는 사망 산란 기록)의 온라인에서 다른 측면 묘사하고 있는.aci음식에서의 항생제와 성장 추진과 같은 약 찌꺼기, 특히 육류와 꿀, 약물 발견과 새로운 화합물, biosensors,[82]과 독성 대사 물질과 같은 이런 망할 탐지에 단백질 공학의 생물학적 활동의 평가의 D, 비오틴, 비타민 B12와 산성 미생물학적 분석의 대안으로pantothenic, 결심우리가 어떻게 되코톡신

시판되는 바이오센서의 일반적인 예는 혈당 바이오센서인데, 혈당 산화효소를 사용하여 혈당을 분해합니다.그렇게 함으로써 그것은 먼저 포도당을 산화시키고 두 개의 전자를 사용하여 FAD(효소의 성분)를 FADH2로 환원시킨다.이는 여러 단계에서 전극에 의해 산화됩니다.결과 전류는 포도당 농도의 측정값입니다.이 경우 전극이 변환기이고 효소가 생물학적 활성 성분이다.

광부들이 가스에 대해 경고하기 위해 사용하는 철장 안의 카나리아는 바이오센서로 간주될 수 있다.오늘날 바이오센서 응용 프로그램의 대부분은 인간이 검출할 수 있는 것보다 훨씬 낮은 농도로 독성 물질에 반응하는 유기체를 사용하여 존재를 경고한다는 점에서 유사합니다.이러한 장치는 환경 모니터링,[81] 미량 가스 감지 및 수처리 시설에서 사용할 수 있습니다.

포도당 모니터링

주요 기사:혈당 모니터링

시판되는 포도당 모니터는 전극에 의해 검출된 과산화수소를 생성하는 포도당을 산화시키는 포도당 산화효소에 의한 포도당의 전류계 감지에 의존합니다.전류 측정 센서의 한계를 극복하기 위해 형광 포도당 바이오센서와 [83]같은 새로운 감지 방법에 대한 많은 연구가 이루어지고 있습니다.

간섭 반사율 이미징 센서

간섭 반사율 이미징 센서(IRIS)는 광학적 간섭의 원리를 기반으로 실리콘 실리콘 산화물 기판, 표준 광학 및 저전력 간섭성 LED로 구성됩니다.저배율 목표를 통해 층상 실리콘 산화물 기판에 빛을 비추면 간섭계 시그니처가 생성됩니다.산화실리콘과 비슷한 굴절률을 가진 바이오매스가 기판 표면에 축적되기 때문에 간섭계 시그니처의 변화가 일어나 정량질량과 상관할 수 있다.다불 외IRIS를 사용하여 약 19ng/mL의 [84]무라벨 감도를 산출했습니다.안 교수 등은 질량 태깅 [85]기술을 통해 IRIS의 감도를 향상시켰다.

IRIS는 초판부터 다양한 기능을 수행하도록 개조되었습니다.첫째, IRIS는 형광 단백질 마이크로어레이의 [86]가변성에 대처하기 위한 잠재적 방법으로 형광 이미징 기능을 간섭계 이미징 기기에 통합했습니다.간단히 말해서 형광 마이크로어레이의 변화는 주로 표면의 단백질 고정화가 일관되지 않기 때문에 알레르기 마이크로어레이에서 [87]오진을 일으킬 수 있다.단백질 고정화의 변화를 보정하기 위해 형광 촬영장비에서 획득한 데이터는 라벨이 없는 [87]촬영장비에서 획득한 데이터로 정규화됩니다.IRIS는 또한 라벨이 없는 바이오매스 정량화에 사용되는 저배율 목표를 보다 높은 [88][89]배율로 전환함으로써 단일 나노 입자 계수를 수행하도록 조정되었습니다.이 양식은 복잡한 인간의 생물학적 샘플에서 크기를 구별할 수 있게 합니다.먼로 등IRIS를 사용하여 인간 전혈 및 혈청으로 급상승한 단백질 수치를 정량화하고 제로 샘플 [90]처리를 사용하여 특성화된 인간 혈액 샘플에서 알레르겐 감작성을 결정했다.이 장치의 다른 실용적인 용도에는 바이러스 및 병원체 [91]검출이 포함됩니다.

식품 분석

식품 [92][93][94]분석에는 바이오센서의 응용이 몇 가지 있다.식품업계에서는 항체로 코팅된 광학장치가 병원균과 식품독소를 검출하는 데 흔히 사용된다.일반적으로 이러한 바이오센서의 라이트 시스템은 형광입니다.이러한 유형의 광학 측정은 신호를 크게 증폭시킬 수 있기 때문입니다.

수용성 비타민과 같은 소분자 및 술폰아미드 및 베타-아고니스트와 같은 화학적 오염물질(약물 잔류물)의 검출 및 측정을 위한 면역 결합 분석의 범위는 종종 기존 ELISA 또는 기타 면역학적 분석에서 채택된 SPR 기반 센서 시스템에 사용하기 위해 개발되었다.이것들은 식품업계에서 널리 사용되고 있다.

오염물질 검출/감시

바이오센서는 살충제, 잠재적으로 발암성, 돌연변이 유발성 및/또는 독성 물질과 내분비 교란 화학 [95][96]물질과 같은 공기, 수질 및 토양 오염 물질을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.

예를 들어, 바이오나노테크놀로지스트들은 다양한 수질 오염 [97][98]물질의 수준을 탐지할 수 있는 실행 가능한 바이오 센서인 ROSALIND 2.0을 개발했습니다.

오존 측정

오존은 유해한 자외선을 걸러내기 때문에 지구 대기의 오존층에 구멍이 뚫린 것이 발견되면서 자외선이 지표면에 얼마나 많이 도달하는지에 대한 우려가 커지고 있다.특히 우려되는 것은 자외선이 바닷물에 얼마나 깊이 침투하고 그것이 해양 생물, 특히 플랑크톤(떠다니는 미생물)과 플랑크톤을 공격하는 바이러스에 어떤 영향을 미치는지에 대한 질문이다.플랑크톤은 해양 먹이 사슬의 기초를 형성하고 광합성을 위해 이산화탄소를 흡수함으로써 지구의 온도와 날씨에 영향을 미치는 것으로 믿어진다.

Deneb Karentz(Deneb Karentz) 전파생물학과 환경 위생 연구소(샌프란시스코 캘리포니아 대학)의 연구원이다.남극해에서 일하면서, 그녀는 DNA의 자외선 방사선 손상을 거의 복구할 수 없는 특별한 종류의 대장균이 들어 있는 다양한 깊이의 얇은 비닐 봉지에 담갔다.이 봉투의 세균 사망률은 동일한 유기체의 노출되지 않은 대조 봉투의 사망률과 비교되었다.이 박테리아 "바이오센서"는 [99]수심 10m와 20, 30m에서 지속적인 자외선 손상을 나타냈다.

전이성 암세포 검출

전이는 암이 순환계나 림프계를 [100]통해 신체의 한 부위에서 다른 부위로 전이되는 것이다.생체감지기는 체내를 통해 에너지(X선, 자기장 등)를 보내 내부 사진만 찍는 방사선 영상검사(암모그램)와 달리 종양의 악성 파워를 직접 검사할 수 있는 잠재력이 있다.생물학적 요소와 검출기 요소의 조합은 연구 대상 분석물에 대한 작은 샘플 요구 사항, 콤팩트 설계, 신속한 신호, 빠른 검출, 높은 선택성 및 높은 감도를 가능하게 한다.일반적인 방사선 영상 검사와 비교하여 바이오센서는 암이 얼마나 확산되었는지 확인하고 치료 효과가 있는지 확인할 수 있을 뿐만 아니라 암 초기 단계에서 전이성을 평가하는 더 저렴하고 효율적인 방법(시간, 비용 및 생산성)이 있습니다.

생물 공학 연구원들이 [101]유방암을 위한 종양학 바이오센서를 개발했다.유방암은 전 [102]세계 여성들 사이에서 가장 흔한 암이다.예를 들어 트랜스페린 석영 결정 마이크로 밸런스(QCM)가 있습니다.바이오센서로서 석영 결정 마이크로 밸런스는 나노그램 질량 변화를 검출하기 위해 교류 전위로부터 결정 정재파의 주파수에 진동을 일으킵니다.이러한 바이오센서는 세포(암 및 정상) 표면의 수용체에 대해 상호작용하고 높은 선택성을 갖도록 특별히 설계되었습니다.이상적으로는 유방 촬영에 의해 제공되는 정성적 영상 검출 대신 표면적당 이 수용체를 사용하여 세포를 정량적으로 검출할 수 있습니다.

Hacettepe 대학의 생명공학 연구원인 Seda Atay는 [101]체외에서 QCM과 MDA-MB 231 유방 세포, MCF 7 세포 및 굶주린 MDA-MB 231 세포 사이의 특이성과 선택성을 실험적으로 관찰했다.다른 연구자들과 함께 그녀는 트랜스페린 수용체의 서로 다른 양으로 인한 질량 변화를 측정하기 위해 센서 위에 이러한 다른 전이 레벨 세포들을 씻는 방법을 고안했다.특히 유방암 세포의 전이력은 암세포 표면의 트랜스페린 수용체에 잠재적으로 부착될 수 있는 나노 입자 및 트랜스페린과의 석영 결정 미세 균형에 의해 결정될 수 있다.트랜스페린 수용체는 암세포에서 과잉 발현되기 때문에 선택성이 매우 높다.전이력이 높은 트랜스페린 수용체의 발현이 높으면 친화력이 높아 질량의 증가를 측정하는 QCM에 더 많이 결합한다.나노그램 질량 변화의 크기에 따라 전이력을 결정할 수 있다.

또한, 지난 몇 년 동안, 생체검사 없이 폐암의 바이오마커를 발견하는 데 상당한 관심이 집중되었다.이와 관련하여 바이오센서는 조기 폐암 진단을 위해 빠르고 민감하며 특이적이며 안정적이고 비용 효율적이며 비침습적인 검출을 제공하는 매우 매력적이고 적용 가능한 도구입니다.따라서, 항체, 상보 핵산 프로브 또는 변환기 표면에 고정화된 다른 생체 분자와 같은 특정 생체 인식 분자로 구성된 암 바이오센서입니다.생체인지 분자는 바이오마커(표적물)와 특이하게 상호작용하며 생성된 생체반응은 변환기에 의해 측정 가능한 분석신호로 변환된다.생물학적 반응 유형에 따라 전기화학, 광학 및 질량 기반 변환기 [103]등의 암 바이오센서 제작에 다양한 변환기가 사용됩니다.

병원체 검출

바이오센서는 병원성 [96]유기체의 검출에 사용될 수 있다.

내장 [104][105]테스트 기능이 있는 안면 마스크 등 착용 가능한 병원성 시그니처용 임베디드 바이오센서가 개발되었습니다.참고 항목: COVID-19 대중교통 연구개발

새로운 유형의 바이오센서 칩은 "드론 배치 병원체 센서가 공기 또는 폐수를 능동적으로 조사하는 것"과 같은 새로운 방법을 가능하게 할 수 있다.단백질 결합 압타머는 전염병 [106]병원균 검사에 사용될 수 있다.내장된 바이오센서(또는 화학 센서)와 인간-기계 인터페이스가 있는 전자 피부(또는 로봇 피부) 시스템은 착용 가능은 물론 병원균의 원격 감지 장치 또는 로봇 감지(몇 가지 위험 물질 및 촉각 인식)[107][additional citation(s) needed]를 가능하게 할 수 있다.

종류들

옵티컬 바이오센서

많은 광바이오센서는 표면 플라즈몬 공명([108][109]SPR) 기술을 기반으로 합니다.이는 기타 재료의 특성을 활용합니다. 특히, 고굴절률 유리 표면의 얇은 금 층이 레이저 빛을 흡수하여 금 표면에 전자파(표면 플라스몬)를 생성할 수 있습니다.이는 입사광의 특정 각도와 파장에서만 발생하며 금의 표면에 크게 의존하기 때문에 대상 분석물질이 금 표면의 수용체에 결합하면 측정 가능한 신호가 생성됩니다.

표면 플라즈몬 공명 센서는 유리판을 지지하는 플라스틱 카세트로 구성된 센서 칩을 사용하여 작동하며, 한쪽 면은 극미량의 금층으로 코팅됩니다.이쪽이 기기의 광학 검출 기기와 접촉합니다.그런 다음 반대쪽을 미세 유체 흐름 시스템과 접촉합니다.플로우 시스템과의 접촉은 시약을 용액으로 통과시킬 수 있는 채널을 만듭니다.유리 센서 칩의 이쪽 면은 관심 분자를 쉽게 부착할 수 있도록 여러 가지 방법으로 수정할 수 있습니다.일반적으로 카르복시메틸덱스트란 또는 이와 유사한 화합물로 코팅됩니다.

칩 표면의 흐름 측의 굴절률은 금색 쪽에서 반사되는 빛의 거동에 직접적인 영향을 미칩니다.칩의 흐름 측에 결합하는 것은 굴절률에 영향을 미치며, 이와 같이 생물학적 상호작용을 일종의 에너지로 높은 감도로 측정할 수 있다.생체분자가 표면에 부착되면 표면 근처의 매질의 굴절률이 변화하며, SPR 각도는 이 변화의 함수로 변화한다.

칩의 금측에서 전체 내부 반사 각도로 일정한 파장의 빛을 반사시켜 기기 내부에서 검출한다.입사광의 각도는 표면 플라즈몬 [110]편광자의 전파속도와 일치시키기 위해 변화한다.이것은 증발파가 유리판을 통해 침투하도록 유도하고 표면을 흐르는 액체로 어느 정도 거리를 둡니다.

다른 광바이오센서는 주로 적절한 인디케이터 화합물의 흡광도 또는 형광 변화에 기초하고 있으며 전체 내부 반사 형상이 필요하지 않습니다.예를 들어, 우유에서 카제인을 검출하는 완전히 작동 가능한 시제품 장치가 제작되었습니다.이 디바이스는 [111]골드층의 흡수 변화를 검출하는 것에 근거하고 있습니다.널리 사용되는 연구 도구인 마이크로 어레이도 바이오센서로 간주할 수 있습니다.

바이오센서

광유전학적 센서로도 알려진 생물학적 바이오센서는 종종 유전자 변형된 형태의 토종 단백질이나 효소를 포함한다.단백질은 특정 분석물을 검출하도록 구성되며 형광계 또는 광도계와 같은 검출 기기로 후속 신호를 판독합니다.최근 개발된 바이오센서의 예는 세포막상의 [112]수용체와 상호작용하는 리간드에 의해 유발되는 세포신호에 관여하는 제2의 메신저인 분석물질 cAMP(사이클릭 아데노신 일인산)의 세포산 농도를 검출하기 위한 것이다.유사한 시스템이 네이티브 리간드 또는 제노바이오틱스(독소 또는 소분자 억제제)에 대한 세포 반응을 연구하기 위해 만들어졌다.이러한 "평가"는 제약 및 생명공학 회사에 의한 약물 개발에서 일반적으로 사용됩니다.현재 사용되고 있는 대부분의 cAMP 어세이에서는 cAMP 측정 전에 세포의 용해가 필요합니다.cAMP를 위한 라이브 셀 바이오센서는 수용체 반응의 역학을 연구하기 위해 다중 판독의 추가적인 이점을 가지고 비용해 세포에서 사용될 수 있습니다.

나노바이오센서는 표적 분석물 분자에 대해 선택적인 고정화된 생체수용체 프로브를 사용한다.나노물질은 정교하게 민감한 화학 및 생물학적 센서입니다.나노크기의 물질은 독특한 성질을 보인다.표면적 대 체적비가 크기 때문에 다양한 [113]설계를 사용하여 빠르고 저렴한 반응을 얻을 수 있습니다.

도파로를 통과하는 전파 상수가 도파관 표면으로의 분자의 흡수에 의해 변화하는 도파관을 사용하여 다른 증발파 바이오센서가 상용화되었습니다.그러한 예로서 이중 편파 간섭계는 전파 상수의 변화를 측정하는 기준으로 매립 도파로를 사용한다.마하-젠더와 같은 다른 구성에는 기판에 리소그래피로 정의된 참조 암이 있습니다.분자가 [114][115]흡수될 때 링 공진기의 공진 주파수가 변화하는 공진기 기하학을 사용하여 보다 높은 수준의 통합을 달성할 수 있습니다.

전자 코 장치

다음 항목도 참조하십시오.기계 후각

최근, 많은 다른 검출기 분자의 배열이 이른바 전자 코 장치에 적용되었고, 여기서 검출기의 반응 패턴은 [116]물질의 지문을 채취하는 데 사용됩니다.본 발명의 와스프하운드 냄새검출장치에서 기계적 요소는 비디오 카메라이며 생물학적 요소는 특정 [117]화학물질이 존재하면 군집하도록 조정된 5마리의 기생 말벌이다.그러나 현재의 상업용 전자 코는 생물학적 요소를 사용하지 않는다.

DNA바이오센서

DNA는 특정 수단을 통해 검출되는 바이오센서의 분석물이 될 수 있지만, 바이오센서의 일부 또는 이론적으로는 전체 바이오센서로도 사용될 수 있습니다.

보통 특정 DNA를 가진 유기체를 검출하는 수단인 DNA를 검출하기 위해 많은 기술이 존재한다. DNA 배열은 위에서 설명한 것과 같이 사용될 수도 있다.그러나 DNA를 합성하여 생물학적, 안정적인 [118]겔 안에 효소를 보관할 수 있는 보다 미래지향적인 접근법이 존재한다.다른 응용 분야로는 원하는 분자를 결합하는 특정한 형태를 가진 DNA 배열인 압타머의 설계가 있다.가장 혁신적인 과정은 DNA 종이접기를 사용하여 예측 가능한 구조로 접히는 시퀀스를 만들어 냅니다.[119][120]

과학자들은 공기 중에 빨려 들어간 동물의 DNA인 "공기 전달 eDNA"[121]를 감지하는 시제품 센서를 만들었다.

DNA로 만든 나노 스케일 광학 안테나 '나노안테나스'는 단백질에 부착돼 생물학적 기능, 특히 뚜렷한 구조 [122][123]변화를 위해 형광을 통해 신호를 생성할 수 있다.

그래핀 기반 바이오센서

그래핀은 광학, 전기, 기계, 열, 기계적 특성이 뛰어난 2차원 탄소 기반 물질이다.다양한 단백질, 특히 탄소 고리 구조를 가진 단백질을 흡수하고 고정시키는 능력은 그래핀이 바이오센서 변환기로서 훌륭한 후보라는 것을 증명했습니다.그 결과 [14]최근 그래핀 기반의 다양한 바이오센서가 개발되고 있다.[124]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Khalilian, Alireza; Khan, Md. Rajibur Rahaman; Kang, Shin-Won (2017). "Highly sensitive and wide-dynamic-range side-polished fiber-optic taste sensor". Sensors and Actuators B. 249: 700–707. doi:10.1016/j.snb.2017.04.088.
  2. ^ Turner, Anthony; Wilson, George; Kaube, Isao (1987). Biosensors:Fundamentals and Applications. Oxford, UK: Oxford University Press. p. 770. ISBN 978-0198547242.
  3. ^ Bănică, Florinel-Gabriel (2012). Chemical Sensors and Biosensors:Fundamentals and Applications. Chichester, UK: John Wiley & Sons. p. 576. ISBN 9781118354230.
  4. ^ Dincer, Can; Bruch, Richard; Costa‐Rama, Estefanía; Fernández‐Abedul, Maria Teresa; Merkoçi, Arben; Manz, Andreas; Urban, Gerald Anton; Güder, Firat (15 May 2019). "Disposable Sensors in Diagnostics, Food, and Environmental Monitoring". Advanced Materials. 31 (30): 1806739. doi:10.1002/adma.201806739. hdl:10044/1/69878. ISSN 0935-9648. PMID 31094032.
  5. ^ Cavalcanti A, Shirinzadeh B, Zhang M, Kretly LC (2008). "Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense" (PDF). Sensors. 8 (5): 2932–2958. Bibcode:2008Senso...8.2932C. doi:10.3390/s8052932. PMC 3675524. PMID 27879858.
  6. ^ Kaur, Harmanjit; Shorie, Munish (2019). "Nanomaterial based aptasensors for clinical and environmental diagnostic applications". Nanoscale Advances. 1 (6): 2123–2138. Bibcode:2019NanoA...1.2123K. doi:10.1039/C9NA00153K.
  7. ^ A. Hierlemann, O. 브랜드, C.Hagleitner, H. Baltes, "화학/바이오센서를 위한 마이크로 제작 기술", IEEE 91(6), 2003, 839–863.
  8. ^ A. Hierlemann, H. Baltes, "CMOS 기반 화학 마이크로 센서", The Analyst 128 (1), 2003, 페이지 15-28.
  9. ^ "Biosensors Primer". Retrieved 28 January 2013.
  10. ^ Dincer, Can; Bruch, Richard; Kling, André; Dittrich, Petra S.; Urban, Gerald A. (August 2017). "Multiplexed Point-of-Care Testing – xPOCT". Trends in Biotechnology. 35 (8): 728–742. doi:10.1016/j.tibtech.2017.03.013. PMC 5538621. PMID 28456344.
  11. ^ Juzgado, A.; Solda, A.; Ostric, A.; Criado, A.; Valenti, G.; Rapino, S.; Conti, G.; Fracasso, G.; Paolucci, F.; Prato, M. (2017). "Highly sensitive electrochemiluminescence detection of a prostate cancer biomarker". J. Mater. Chem. B. 5 (32): 6681–6687. doi:10.1039/c7tb01557g. PMID 32264431.
  12. ^ Vo-Dinh, T.; Cullum, B. (2000). "Biosensors and biochips: Advances in biological and medical diagnostics". Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. 366 (6–7): 540–551. doi:10.1007/s002160051549. PMID 11225766. S2CID 23807719.
  13. ^ Valenti, G.; Rampazzo, E.; Biavardi, E.; Villani, E.; Fracasso, G.; Marcaccio, M.; Bertani, F.; Ramarli, D.; Dalcanale, E.; Paolucci, F.; Prodi, L. (2015). "An electrochemiluminescencesupramolecular approach to sarcosine detection for early diagnosis of prostate cancer". Faraday Discuss. 185: 299–309. Bibcode:2015FaDi..185..299V. doi:10.1039/c5fd00096c. PMID 26394608.
  14. ^ a b Parizi, Mohammad Salemizadeh; Salemizadehparizi, Fatemeh; Zarasvand, Mahdi Molaei; Abdolhosseini, Saeed; Bahadori-Haghighi, Shahram; Khalilian, Alireza (2022). "High-performance graphene-based biosensor using a metasurface of asymmetric silicon disks". IEEE Sensors Journal. 22 (3): 2037–2044. Bibcode:2022ISenJ..22.2037P. doi:10.1109/JSEN.2021.3134205. S2CID 245069669.
  15. ^ a b Marazuela, M.; Moreno-Bondi, M. (2002). "Fiber-optic biosensors – an overview". Analytical and Bioanalytical Chemistry. 372 (5–6): 664–682. doi:10.1007/s00216-002-1235-9. PMID 11941437. S2CID 36791337.
  16. ^ Stowell, Sean; Guarner, Jeannette (5 November 2020). "Role of Serology in the Coronavirus Disease 2019 Pandemic". Clinical Infectious Diseases. 71 (8): 1935–1936. doi:10.1093/cid/ciaa510. PMC 7197618. PMID 32357206.
  17. ^ Crivianu-Gaita, V; Thompson, M (November 2016). "Aptamers, antibody scFv, and antibody Fab' fragments: An overview and comparison of three of the most versatile biosensor biorecognition elements". Biosens Bioelectron. 85: 32–45. doi:10.1016/j.bios.2016.04.091. PMID 27155114.
  18. ^ Skrlec, K; Strukelj, B; Berlec, A (July 2015). "Non-immunoglobulin scaffolds: a focus on their targets". Trends Biotechnol. 33 (7): 408–418. doi:10.1016/j.tibtech.2015.03.012. PMID 25931178.
  19. ^ Jost, C; Plückthun, A (August 2014). "Engineered proteins with desired specificity: DARPins, other alternative scaffolds and bispecific IgGs". Curr Opin Struct Biol. 27: 102–112. doi:10.1016/j.sbi.2014.05.011. PMID 25033247.
  20. ^ a b Brient-Litzler, E; Plückthun, A; Bedouelle, H (April 2010). "Knowledge-based design of reagentless fluorescent biosensors from a designed ankyrin repeat protein" (PDF). Protein Eng Des Sel. 23 (4): 229–241. doi:10.1093/protein/gzp074. PMID 19945965.
  21. ^ a b Miranda, FF; Brient-Litzler, E; Zidane, N; Pecorari, F; Bedouelle, Hugues (June 2011). "Reagentless fluorescent biosensors from artificial families of antigen binding proteins". Biosens Bioelectron. 26 (10): 4184–4190. doi:10.1016/j.bios.2011.04.030. PMID 21565483.
  22. ^ J. S. Schultz; S. Mansouri; I. J. Goldstein (1982). "Affinity sensor: A New Technique for Developing Implantable Sensors for Glucose and Other Metabolites". Diabetes Care. 5 (3): 245–253. doi:10.2337/diacare.5.3.245. PMID 6184210. S2CID 20186661.
  23. ^ J. S. Schultz; G. Sims (1979). "Affinity sensors for individual metabolites". Biotechnol. Bioeng. Symp. 9 (9): 65–71. PMID 94999.
  24. ^ R. Ballerstadt; J. S. Schultz (2000). "A Fluorescence Affinity Hollow Fiber Sensor for Continuous Transdermal Glucose Monitoring". Anal. Chem. 72 (17): 4185–4192. doi:10.1021/ac000215r. PMID 10994982.
  25. ^ Kaur, Harmanjit; Shorie, Munish (29 April 2019). "Nanomaterial based aptasensors for clinical and environmental diagnostic applications". Nanoscale Advances. 1 (6): 2123–2138. Bibcode:2019NanoA...1.2123K. doi:10.1039/C9NA00153K.
  26. ^ Sefah, Kwame (2010). "Development of DNA aptamers using Cell-SELEX". Nature Protocols. 5 (6): 1169–1185. doi:10.1038/nprot.2010.66. PMID 20539292. S2CID 4953042.
  27. ^ Shorie, Munish; Kaur, Harmanjit (20 October 2018). "Microtitre Plate Based Cell-SELEX Method". Bio-Protocol. 8 (20): e3051. doi:10.21769/BioProtoc.3051. PMC 8342047. PMID 34532522.
  28. ^ Montserrat Pagès, Aida (2021). "DNA-only bioassay for simultaneous detection of proteins and nucleic acids". Analytical and Bioanalytical Chemistry. 413 (20): 4925–4937. doi:10.1007/s00216-021-03458-6. PMC 8238030. PMID 34184101.
  29. ^ Donzella, V; Crea, F (June 2011). "Optical biosensors to analyze novel biomarkers in oncology". J Biophotonics. 4 (6): 442–52. doi:10.1002/jbio.201000123. PMID 21567973. S2CID 5190250.
  30. ^ Vollmer, F; Yang, Lang (October 2012). "Label-free detection with high-Q microcavities: a review of biosensing mechanisms for integrated devices". Nanophotonics. 1 (3–4): 267–291. Bibcode:2012Nanop...1..267V. doi:10.1515/nanoph-2012-0021. PMC 4764104. PMID 26918228.
  31. ^ "Home - GLAM Project - Glass-Laser Multiplexed Biosensor". GLAM Project - Glass-Laser Multiplexed Biosensor.
  32. ^ Rizzuto, R.; Pinton, P.; Brini, M.; Chiesa, A.; Filippin, L.; Pozzan, T. (1999). "Mitochondria as biosensors of calcium microdomains". Cell Calcium. 26 (5): 193–199. doi:10.1054/ceca.1999.0076. PMID 10643557.
  33. ^ Bragadin, M.; Manente, S.; Piazza, R.; Scutari, G. (2001). "The Mitochondria as Biosensors for the Monitoring of Detergent Compounds in Solution". Analytical Biochemistry. 292 (2): 305–307. doi:10.1006/abio.2001.5097. hdl:10278/16452. PMID 11355867.
  34. ^ Védrine, C.; Leclerc, J.-C.; Durrieu, C.; Tran-Minh, C. (2003). "Optical whole-cell biosensor using Chlorella vulgaris designed for monitoring herbicides". Biosensors & Bioelectronics. 18 (4): 457–63. CiteSeerX 10.1.1.1031.5904. doi:10.1016/s0956-5663(02)00157-4. PMID 12604263.
  35. ^ Dubey, R. S.; Upadhyay, S. N. (2001). "Microbial corrosion monitoring by an amperometric microbial biosensor developed using whole cell of Pseudomonas sp". Biosensors & Bioelectronics. 16 (9–12): 995–1000. doi:10.1016/s0956-5663(01)00203-2. PMID 11679280.
  36. ^ Campàs, M.; Carpentier, R.; Rouillon, R. (2008). "Plant tissue-and photosynthesis-based biosensors". Biotechnology Advances. 26 (4): 370–378. doi:10.1016/j.biotechadv.2008.04.001. PMID 18495408.
  37. ^ Petänen, T.; Virta, M.; Karp, M.; Romantschuk, M. (2001). "Construction and use of broad host range mercury and arsenite sensor plasmids in the soil bacterium Pseudomonas fluorescens OS8". Microbial Ecology. 41 (4): 360–368. doi:10.1007/s002480000095. PMID 12032610. S2CID 21147572.
  38. ^ Pickup, JC; Zhi, ZL; Khan, F; Saxl, T; Birch, DJ (2008). "Nanomedicine and its potential in diabetes research and practice". Diabetes Metab Res Rev. 24 (8): 604–10. doi:10.1002/dmrr.893. PMID 18802934. S2CID 39552342.
  39. ^ Gupta, R; Chaudhury, NK (May 2007). "Entrapment of biomolecules in sol-gel matrix for applications in biosensors: problems and future prospects". Biosens Bioelectron. 22 (11): 2387–99. doi:10.1016/j.bios.2006.12.025. PMID 17291744.
  40. ^ Clark, HA; Kopelman, R; Tjalkens, R; Philbert, MA (November 1999). "Optical nanosensors for chemical analysis inside single living cells. 2. Sensors for pH and calcium and the intracellular application of PEBBLE sensors". Anal. Chem. 71 (21): 4837–43. doi:10.1021/ac990630n. PMID 10565275.
  41. ^ Liao, KC; Hogen-Esch, T; Richmond, FJ; Marcu, L; Clifton, W; Loeb, GE (May 2008). "Percutaneous fiber-optic sensor for chronic glucose monitoring in vivo". Biosens Bioelectron. 23 (10): 1458–65. doi:10.1016/j.bios.2008.01.012. PMID 18304798.
  42. ^ Bourzac, Katherine. "Mimicking Body Biosensors". technologyreview.com.
  43. ^ Lud, S.Q.; Nikolaides, M.G.; Haase, I.; Fischer, M.; Bausch, A.R. (2006). "Field Effect of Screened Charges: Electrical Detection of Peptides and Proteins by a Thin Film Resistor". ChemPhysChem. 7 (2): 379–384. doi:10.1002/cphc.200500484. PMID 16404758.
  44. ^ "Multivitamine Kaufberatung: So finden Sie das beste Präparat". Archived from the original on 18 December 2014.
  45. ^ Gosai, Agnivo; Hau Yeah, Brendan Shin; Nilsen-Hamilton, Marit; Shrotriya, Pranav (2019). "Label free thrombin detection in presence of high concentration of albumin using an aptamer-functionalized nanoporous membrane". Biosensors and Bioelectronics. 126: 88–95. doi:10.1016/j.bios.2018.10.010. PMC 6383723. PMID 30396022.
  46. ^ Sanguino, P.; Monteiro, T.; Bhattacharyya, S.R.; Dias, C.J.; Igreja, R.; Franco, R. (2014). "ZnO nanorods as immobilization layers for Interdigitated Capacitive Immunosensors". Sensors and Actuators B-Chemical. 204: 211–217. doi:10.1016/j.snb.2014.06.141.
  47. ^ Vockenroth I, Atanasova P, Knoll W, Jenkins A, Köper I (2005). "Functional tethered bilayer membranes as a biosensor platform". IEEE Sensors, 2005. IEEE Sensors 2005 – the 4-th IEEE Conference on Sensors. pp. 608–610. doi:10.1109/icsens.2005.1597772. ISBN 978-0-7803-9056-0. S2CID 12490715.
  48. ^ Cornell BA; BraachMaksvytis VLB; King LG; et al. (1997). "A biosensor that uses ion-channel switches". Nature. 387 (6633): 580–583. Bibcode:1997Natur.387..580C. doi:10.1038/42432. PMID 9177344. S2CID 4348659.
  49. ^ Oh S; Cornell B; Smith D; et al. (2008). "Rapid detection of influenza A virus in clinical samples using an ion channel switch biosensor". Biosensors & Bioelectronics. 23 (7): 1161–1165. doi:10.1016/j.bios.2007.10.011. PMID 18054481.
  50. ^ Krishnamurthy V, Monfared S, Cornell B (2010). "Ion Channel Biosensors Part I Construction Operation and Clinical Studies". IEEE Transactions on Nanotechnology. 9 (3): 313–322. Bibcode:2010ITNan...9..313K. doi:10.1109/TNANO.2010.2041466. S2CID 4957312.
  51. ^ https://www.greensense-project.eu/
  52. ^ Renard, M; Belkadi, L; Hugo, N; England, P; Altschuh, D; Bedouelle, H (April 2002). "Knowledge-based design of reagentless fluorescent biosensors from recombinant antibodies". J Mol Biol. 318 (2): 429–442. doi:10.1016/S0022-2836(02)00023-2. PMID 12051849.
  53. ^ Renard, M; Bedouelle, H (December 2004). "Improving the sensitivity and dynamic range of reagentless fluorescent immunosensors by knowledge-based design". Biochemistry. 43 (49): 15453–15462. CiteSeerX 10.1.1.622.3557. doi:10.1021/bi048922s. PMID 15581357. S2CID 25795463.
  54. ^ Renard, M; Belkadi, L; Bedouelle, H (February 2003). "Deriving topological constraints from functional data for the design of reagentless fluorescent immunosensors". J. Mol. Biol. 326 (1): 167–175. doi:10.1016/S0022-2836(02)01334-7. PMID 12547199.
  55. ^ de Picciotto, S; Dickson, PM; Traxlmayr, MW; Marques, BS; Socher, E; Zhao, S; Cheung, S; Kiefer, JD; Wand, AJ; Griffith, LG; Imperiali, B; Wittrup, KD (July 2016). "Design Principles for SuCESsFul Biosensors: Specific Fluorophore/Analyte Binding and Minimization of Fluorophore/Scaffold Interactions". J Mol Biol. 428 (20): 4228–4241. doi:10.1016/j.jmb.2016.07.004. PMC 5048519. PMID 27448945.
  56. ^ Kummer, L; Hsu, CW; Dagliyan, O; MacNevin, C; Kaufholz, M; Zimmermann, B; Dokholyan, NV; Hahn, KM; Plückthun, A (June 2013). "Knowledge-based design of a biosensor to quantify localized ERK activation in living cells". Chem Biol. 20 (6): 847–856. doi:10.1016/j.chembiol.2013.04.016. PMC 4154710. PMID 23790495.
  57. ^ Strömberg, Mattias; Zardán Gómez de la Torre, Teresa; Nilsson, Mats; Svedlindh, Peter; Strømme, Maria (January 2014). "A magnetic nanobead‐based bioassay provides sensitive detection of single‐ and biplex bacterial DNA using a portable AC susceptometer". Biotechnology Journal. 9 (1): 137–145. doi:10.1002/biot.201300348. ISSN 1860-6768. PMC 3910167. PMID 24174315.
  58. ^ Liu, Paul; Skucha, Karl; Megens, Mischa; Boser, Bernhard (October 2011). "A CMOS Hall-Effect Sensor for the Characterization and Detection of Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications". IEEE Transactions on Magnetics. 47 (10): 3449–3451. Bibcode:2011ITM....47.3449L. doi:10.1109/TMAG.2011.2158600. ISSN 0018-9464. PMC 4190849. PMID 25308989.
  59. ^ Huang, Chih-Cheng; Zhou, Xiahan; Hall, Drew A. (4 April 2017). "Giant Magnetoresistive Biosensors for Time-Domain Magnetorelaxometry: A Theoretical Investigation and Progress Toward an Immunoassay". Scientific Reports. 7 (1): 45493. Bibcode:2017NatSR...745493H. doi:10.1038/srep45493. ISSN 2045-2322. PMC 5379630. PMID 28374833.
  60. ^ Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. (2020). "Insights into the mechanism of coreactant electrochemiluminescence facilitating enhanced bioanalytical performance". Nat. Commun. 11 (1): 2668. Bibcode:2020NatCo..11.2668Z. doi:10.1038/s41467-020-16476-2. PMC 7260178. PMID 32472057. S2CID 218977697.
  61. ^ Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE (2009). "Electrogenerated Chemiluminescence". Annual Review of Analytical Chemistry. 2: 359–85. Bibcode:2009ARAC....2..359F. doi:10.1146/annurev-anchem-060908-155305. PMID 20636067.
  62. ^ Valenti G, Fiorani A, Li H, Sojic N, Paolucci F (2016). "Essential Role of Electrode Materials in Electrochemiluminescence Applications". ChemElectroChem. 3 (12): 1990–1997. doi:10.1002/celc.201600602. hdl:11585/591485.
  63. ^ "1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine: A Timeline of Semiconductors in Computers. Computer History Museum. Retrieved 31 August 2019.
  64. ^ Park, Jeho; Nguyen, Hoang Hiep; Woubit, Abdela; Kim, Moonil (2014). "Applications of Field-Effect Transistor (FET)–Type Biosensors". Applied Science and Convergence Technology. 23 (2): 61–71. doi:10.5757/ASCT.2014.23.2.61. ISSN 2288-6559. S2CID 55557610.
  65. ^ Clark, Leland C.; Lyons, Champ (1962). "Electrode Systems for Continuous Monitoring in Cardiovascular Surgery". Annals of the New York Academy of Sciences. 102 (1): 29–45. Bibcode:1962NYASA.102...29C. doi:10.1111/j.1749-6632.1962.tb13623.x. ISSN 1749-6632. PMID 14021529. S2CID 33342483.
  66. ^ a b c d Bergveld, Piet (October 1985). "The impact of MOSFET-based sensors" (PDF). Sensors and Actuators. 8 (2): 109–127. Bibcode:1985SeAc....8..109B. doi:10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN 0250-6874.
  67. ^ Chris Toumazou; Pantelis Georgiou (December 2011). "40 years of ISFET technology:From neuronal sensing to DNA sequencing". Electronics Letters. 47: S7–S12. doi:10.1049/el.2011.3231. Retrieved 13 May 2016.
  68. ^ Bergveld, P. (January 1970). "Development of an Ion-Sensitive Solid-State Device for Neurophysiological Measurements". IEEE Transactions on Biomedical Engineering. BME-17 (1): 70–71. doi:10.1109/TBME.1970.4502688. PMID 5441220.
  69. ^ a b c Schöning, Michael J.; Poghossian, Arshak (10 September 2002). "Recent advances in biologically sensitive field-effect transistors (BioFETs)" (PDF). Analyst. 127 (9): 1137–1151. Bibcode:2002Ana...127.1137S. doi:10.1039/B204444G. ISSN 1364-5528. PMID 12375833.
  70. ^ US Department of Health and Human Services; Food and Drug Administration; Center for Drug Evaluation and Research; Center for Veterinary Medicine; Office of Regulatory Affairs, eds. (September 2004), Guidance for Industry: PAT — A Framework for Innovative Pharmaceutical Development, Manufacturing, and Quality Assurance (PDF)
  71. ^ 파스코, 닐 글라이테로, 닉유당 온라인 바이오센서 최초의 산업용 바이오센서? : CS1 유지: 타이틀(링크)로 아카이브된 복사본(2013년 1월 30일 액세스)
  72. ^ Kling, Jim (2006). "Moving diagnostics from the bench to the bedside". Nat. Biotechnol. 24 (8): 891–893. doi:10.1038/nbt0806-891. PMID 16900120. S2CID 32776079.
  73. ^ Quesada-González, Daniel; Merkoçi, Arben (2018). "Nanomaterial-based devices for point-of-care diagnostic applications". Chemical Society Reviews. 47 (13): 4697–4709. doi:10.1039/C7CS00837F. ISSN 0306-0012. PMID 29770813.
  74. ^ Windmiller, Joshua Ray; Wang, Joseph (2013). "Wearable Electrochemical Sensors and Biosensors: A Review". Electroanalysis. 25: 29–46. doi:10.1002/elan.201200349.
  75. ^ a b Birkholz, Mario; Glogener, Paul; Glös, Franziska; Basmer, Thomas; Theuer, Lorenz (2016). "Continuously operating biosensor and its integration into a hermetically sealed medical implant". Micromachines. 7 (10): 183. doi:10.3390/mi7100183. PMC 6190112. PMID 30404356.
  76. ^ Kotanen, Christian N.; Gabriel Moussy, Francis; Carrara, Sandro; Guiseppi-Elie, Anthony (2012). "Implantable enzyme amperometric biosensors". Biosensors and Bioelectronics. 35 (1): 14–26. doi:10.1016/j.bios.2012.03.016. PMID 22516142.
  77. ^ Gough, David A.; Kumosa, Lucas S.; Routh, Timothy L.; Lin, Joe T.; Lucisano, Joseph Y. (2010). "Function of an Implanted Tissue Glucose Sensor for More than 1 Year in Animals". Sci. Transl. Med. 2 (42): 42ra53. doi:10.1126/scitranslmed.3001148. PMC 4528300. PMID 20668297.
  78. ^ Mortellaro, Mark; DeHennis, Andrew (2014). "Performance characterization of an abiotic and fluorescent-based continuous glucose monitoring system in patients with type 1 diabetes". Biosens. Bioelectron. 61: 227–231. doi:10.1016/j.bios.2014.05.022. PMID 24906080.
  79. ^ Quesada-González, Daniel; Merkoçi, Arben (2016). "Mobile phone-based biosensing: An emerging "diagnostic and communication" technology". Biosensors & Bioelectronics. 92: 549–562. doi:10.1016/j.bios.2016.10.062. PMID 27836593.
  80. ^ 사하루딘하론 2016년 3월 5일 Wayback Machine과 Asim K에서 아카이브.Ray (2006) 물 속의 카드뮴과 납 이온의 광학 생물 검출.의료공학 및 물리학, 28(10). 페이지 978–981.
  81. ^ a b "MolluSCAN eye". MolluSCAN eye. CNRS & Université de Bordeaux. Archived from the original on 13 November 2016. Retrieved 24 June 2015.
  82. ^ Lambrianou, Andreas; Demin, Soren; Hall, Elizabeth A. H (2008). Protein Engineering and Electrochemical Biosensors. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. Vol. 109. pp. 65–96. doi:10.1007/10_2007_080. ISBN 978-3-540-75200-4. PMID 17960341.
  83. ^ Ghoshdastider U, Wu R, Trzaskowski B, Mlynarczyk K, Miszta P, Gurusaran M, Viswanathan S, Renugopalakrishnan V, Filipek S (2015). "Nano-Encapsulation of Glucose Oxidase Dimer by Graphene". RSC Advances. 5 (18): 13570–78. doi:10.1039/C4RA16852F.
  84. ^ Daaboul, G.G.; et al. (2010). "LED-based Interferometric Reflectance Imaging Sensor for quantitative dynamic monitoring of biomolecular interactions". Biosens. Bioelectron. 26 (5): 2221–2227. doi:10.1016/j.bios.2010.09.038. PMID 20980139.
  85. ^ Ahn, S.; Freedman, D. S.; Massari, P.; Cabodi, M.; Ünlü, M. S. (2013). "A Mass-Tagging Approach for Enhanced Sensitivity of Dynamic Cytokine Detection Using a Label-Free Biosensor". Langmuir. 29 (17): 5369–5376. doi:10.1021/la400982h. PMID 23547938.
  86. ^ Reddington, A.; Trueb, J. T.; Freedman, D. S.; Tuysuzoglu, A.; Daaboul, G. G.; Lopez, C. A.; Karl, W. C.; Connor, J. H.; Fawcett, H. E.; Ünlü, M. S. (2013). "An Interferometric Reflectance Imaging Sensor for Point of Care Viral Diagnostics". IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60 (12): 3276–3283. doi:10.1109/tbme.2013.2272666. PMC 4041624. PMID 24271115.
  87. ^ a b Monroe, M. R.; Reddington, A.; Collins, A. D.; Laboda, C. D.; Cretich, M.; Chiari, M.; Little, F. F.; Ünlü, M. S. (2011). "Multiplexed method to calibrate and quantitate fluorescence signal for allergen-specific IgE". Analytical Chemistry. 83 (24): 9485–9491. doi:10.1021/ac202212k. PMC 3395232. PMID 22060132.
  88. ^ Yurt, A.; Daaboul, G. G.; Connor, J. H.; Goldberg, B. B.; Ünlü, M. S. (2012). "Single nanoparticle detectors for biological applications". Nanoscale. 4 (3): 715–726. Bibcode:2012Nanos...4..715Y. doi:10.1039/c2nr11562j. PMC 3759154. PMID 22214976.
  89. ^ C. A. Lopez, G. Daaboul, R. S. Vedula, E. Ozkumur, D. A. Bergstein, T. W. Geisbert, H. Fawcett, B. Goldberg, J. H. 코너 및 Münl.
  90. ^ Monroe, M. R.; Daaboul, G. G.; Tuysuzoglu, A.; Lopez, C. A.; Little, F. F.; Ünlü, M. S. (2013). "Single Nanoparticle Detection for Multiplexed Protein Diagnostics with Attomolar Sensitivity in Serum and Unprocessed Whole Blood". Analytical Chemistry. 85 (7): 3698–3706. doi:10.1021/ac4000514. PMC 3690328. PMID 23469929.
  91. ^ Daaboul, G. G.; Yurt, A.; Zhang, X.; Hwang, G. M.; Goldberg, B. B.; Ünlü, M. S. (2010). "High-Throughput Detection and Sizing of Individual Low-Index Nanoparticles and Viruses for Pathogen Identification". Nano Letters. 10 (11): 4727–4731. Bibcode:2010NanoL..10.4727D. doi:10.1021/nl103210p. PMID 20964282.
  92. ^ Svigelj, Rossella; Zuliani, Ivan; Grazioli, Cristian; Dossi, Nicolò; Toniolo, Rosanna (17 March 2022). "An Effective Label-Free Electrochemical Aptasensor Based on Gold Nanoparticles for Gluten Detection". Nanomaterials. 12 (6): 987. doi:10.3390/nano12060987. PMC 8953296. PMID 35335800.
  93. ^ Svigelj, Rossella; Dossi, Nicolo; Pizzolato, Stefania; Toniolo, Rosanna; Miranda-Castro, Rebeca; de-los-Santos-Álvarez, Noemí; Lobo-Castañón, María Jesús (1 October 2020). "Truncated aptamers as selective receptors in a gluten sensor supporting direct measurement in a deep eutectic solvent". Biosensors and Bioelectronics. 165: 112339. doi:10.1016/j.bios.2020.112339. ISSN 0956-5663. PMID 32729482. S2CID 219902328.
  94. ^ Svigelj, Rossella; Dossi, Nicolò; Grazioli, Cristian; Toniolo, Rosanna (6 October 2021). "Paper-based aptamer-antibody biosensor for gluten detection in a deep eutectic solvent (DES)". Analytical and Bioanalytical Chemistry. 414 (11): 3341–3348. doi:10.1007/s00216-021-03653-5. ISSN 1618-2650. PMC 8494473. PMID 34617152.
  95. ^ Justino, Celine I. L.; Duarte, Armando C.; Rocha-Santos, Teresa A. P. (December 2017). "Recent Progress in Biosensors for Environmental Monitoring: A Review". Sensors (Basel, Switzerland). 17 (12): 2918. Bibcode:2017Senso..17.2918J. doi:10.3390/s17122918. PMC 5750672. PMID 29244756.
  96. ^ a b Alhadrami, Hani A. (2018). "Biosensors: Classifications, medical applications, and future prospective". Biotechnology and Applied Biochemistry. 65 (3): 497–508. doi:10.1002/bab.1621. ISSN 1470-8744. PMID 29023994. S2CID 27115648.
  97. ^ "DNA computer could tell you if your drinking water is contaminated". New Scientist. Retrieved 16 March 2022.
  98. ^ Jung, Jaeyoung K.; Archuleta, Chloé M.; Alam, Khalid K.; Lucks, Julius B. (17 February 2022). "Programming cell-free biosensors with DNA strand displacement circuits". Nature Chemical Biology. 18 (4): 385–393. doi:10.1038/s41589-021-00962-9. ISSN 1552-4469. PMC 8964419. PMID 35177837.
  99. ^ J. G. 블랙, 제5판 "원칙과 탐구"
  100. ^ Hanahan, Douglas; Weinberg, Robert A. (2011). "Hallmarks of Cancer: The Next Generation". Cell. 144 (5): 646–74. doi:10.1016/j.cell.2011.02.013. PMID 21376230.
  101. ^ a b Atay, Seda; Pişkin, Kevser; Yılmaz, Fatma; Çakır, Canan; Yavuz, Handan; Denizli, Adil (2016). "Quartz Crystal Microbalance Based Biosensors for Detecting Highly Metastatic Breast Cancer Cells via Their Transferrin Receptors". Anal. Methods. 8 (1): 153–61. doi:10.1039/c5ay02898a.
  102. ^ Nordqvist, Christian."유방암/종양학 여성 건강/산부인과 유방암: 원인, 증상 및 치료"오늘의 메디컬 뉴스N.P., 2016년 5월 5일웹.
  103. ^ Khanmohammadi, Akbar; Aghaie, Ali; Vahedi, Ensieh; Qazvini, Ali; Ghanei, Mostafa; Afkhami, Abbas; Hajian, Ali; Bagheri, Hasan (2020). "Electrochemical biosensors for the detection of lung cancer biomarkers: A review". Talanta. 206: 120251. doi:10.1016/j.talanta.2019.120251. PMID 31514848.
  104. ^ "Face masks that can diagnose COVID-19". medicalxpress.com. Retrieved 11 July 2021.
  105. ^ Nguyen, Peter Q.; Soenksen, Luis R.; Donghia, Nina M.; Angenent-Mari, Nicolaas M.; de Puig, Helena; Huang, Ally; Lee, Rose; Slomovic, Shimyn; Galbersanini, Tommaso; Lansberry, Geoffrey; Sallum, Hani M.; Zhao, Evan M.; Niemi, James B.; Collins, James J. (28 June 2021). "Wearable materials with embedded synthetic biology sensors for biomolecule detection". Nature Biotechnology. 39 (11): 1366–1374. doi:10.1038/s41587-021-00950-3. ISSN 1546-1696. PMID 34183860. S2CID 235673261.
  106. ^ Fuller, Carl W.; Padayatti, Pius S.; Abderrahim, Hadi; Adamiak, Lisa; Alagar, Nolan; Ananthapadmanabhan, Nagaraj; Baek, Jihye; Chinni, Sarat; Choi, Chulmin; Delaney, Kevin J.; Dubielzig, Rich; Frkanec, Julie; Garcia, Chris; Gardner, Calvin; Gebhardt, Daniel; Geiser, Tim; Gutierrez, Zachariah; Hall, Drew A.; Hodges, Andrew P.; Hou, Guangyuan; Jain, Sonal; Jones, Teresa; Lobaton, Raymond; Majzik, Zsolt; Marte, Allen; Mohan, Prateek; Mola, Paul; Mudondo, Paul; Mullinix, James; Nguyen, Thuan; Ollinger, Frederick; Orr, Sarah; Ouyang, Yuxuan; Pan, Paul; Park, Namseok; Porras, David; Prabhu, Keshav; Reese, Cassandra; Ruel, Travers; Sauerbrey, Trevor; Sawyer, Jaymie R.; Sinha, Prem; Tu, Jacky; Venkatesh, A. G.; VijayKumar, Sushmitha; Zheng, Le; Jin, Sungho; Tour, James M.; Church, George M.; Mola, Paul W.; Merriman, Barry (1 February 2022). "Molecular electronics sensors on a scalable semiconductor chip: A platform for single-molecule measurement of binding kinetics and enzyme activity". Proceedings of the National Academy of Sciences. 119 (5). Bibcode:2022PNAS..11912812F. doi:10.1073/pnas.2112812119. ISSN 0027-8424. PMC 8812571. PMID 35074874.
  107. ^ Yu, You; Li, Jiahong; Solomon, Samuel A.; Min, Jihong; Tu, Jiaobing; Guo, Wei; Xu, Changhao; Song, Yu; Gao, Wei (1 June 2022). "All-printed soft human-machine interface for robotic physicochemical sensing". Science Robotics. 7 (67): eabn0495. doi:10.1126/scirobotics.abn0495. ISSN 2470-9476. PMC 9302713. PMID 35648844. {{cite journal}}: url-access=필요. url=(도움말)
  108. ^ S.Zeng; Baillargeat, Dominique; Ho, Ho-Pui; Yong, Ken-Tye; et al. (2014). "Nanomaterials enhanced surface plasmon resonance for biological and chemical sensing applications" (PDF). Chemical Society Reviews. 43 (10): 3426–3452. doi:10.1039/C3CS60479A. hdl:10356/102043. PMID 24549396. Archived from the original (PDF) on 6 January 2016. Retrieved 14 September 2015.
  109. ^ Krupin, O.; Wang, C.; Berini, P. (2016). "Optical plasmonic biosensor for leukemia detection". SPIE Newsroom (22 January 2016). doi:10.1117/2.1201512.006268.
  110. ^ Homola J (2003). "Present and future of surface plasmon resonance biosensors". Anal. Bioanal. Chem. 377 (3): 528–539. doi:10.1007/s00216-003-2101-0. PMID 12879189. S2CID 14370505.
  111. ^ Hiep, H. M.; et al. (2007). "A localized surface plasmon resonance based immunosensor for the detection of casein in milk". Sci. Technol. Adv. Mater. 8 (4): 331–338. Bibcode:2007STAdM...8..331M. doi:10.1016/j.stam.2006.12.010.
  112. ^ Fan, F.; et al. (2008). "Novel Genetically Encoded Biosensors Using Firefly Luciferase". ACS Chem. Biol. 3 (6): 346–51. doi:10.1021/cb8000414. PMID 18570354.
  113. ^ Urban, Gerald A (2009). "Micro- and nanobiosensors—state of the art and trends". Meas. Sci. Technol. 20 (1): 012001. Bibcode:2009MeScT..20a2001U. doi:10.1088/0957-0233/20/1/012001. S2CID 116936804.
  114. ^ Iqbal, M.; Gleeson, M. A.; Spaugh, B.; Tybor, F.; Gunn, W. G.; Hochberg, M.; Baehr-Jones, T.; Bailey, R. C.; Gunn, L. C. (2010). "Label-Free Biosensor Arrays Based on Silicon Ring Resonators and High-Speed Optical Scanning Instrumentation". IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 16 (3): 654–661. Bibcode:2010IJSTQ..16..654I. doi:10.1109/jstqe.2009.2032510. S2CID 41944216.
  115. ^ J. Witzens; M. Hochberg (2011). "Optical detection of target molecule induced aggregation of nanoparticles by means of high-Q resonators". Opt. Express. 19 (8): 7034–7061. Bibcode:2011OExpr..19.7034W. doi:10.1364/oe.19.007034. PMID 21503017.
  116. ^ "UCSB sensor sniffs explosives through microfluidics, might replace Rover at the airport (video)". Microfluidic Solutions. 8 December 2012. Archived from the original on 4 July 2014.
  117. ^ "Wasp Hound". Science Central. Archived from the original on 16 July 2011. Retrieved 23 February 2011.
  118. ^ Huang, Yishun; Xu, Wanlin; Liu, Guoyuan; Tian, Leilei (2017). "A pure DNA hydrogel with stable catalytic ability produced by one-step rolling circle amplification". Chemical Communications. 53 (21): 3038–3041. doi:10.1039/C7CC00636E. ISSN 1359-7345. PMID 28239729.
  119. ^ Tinnefeld, Philip; Acuna, Guillermo P.; Wei, Qingshan; Ozcan, Aydogan; Ozcan, Aydogan; Ozcan, Aydogan; Vietz, Carolin; Lalkens, Birka; Trofymchuk, Kateryna; Close, Cindy M.; Inan, Hakan (15 April 2019). "DNA origami nanotools for single-molecule biosensing and superresolution microscopy". Biophotonics Congress: Optics in the Life Sciences Congress 2019 (BODA,BRAIN,NTM,OMA,OMP) (2019), Paper AW5E.5. Optical Society of America: AW5E.5. doi:10.1364/OMA.2019.AW5E.5. ISBN 978-1-943580-54-5. S2CID 210753045.
  120. ^ Selnihhin, Denis; Sparvath, Steffen Møller; Preus, Søren; Birkedal, Victoria; Andersen, Ebbe Sloth (26 June 2018). "Multifluorophore DNA Origami Beacon as a Biosensing Platform". ACS Nano. 12 (6): 5699–5708. doi:10.1021/acsnano.8b01510. ISSN 1936-086X. PMID 29763544.
  121. ^ "Scientists vacuumed animal DNA out of thin air for the first time". Science News. 18 January 2022. Retrieved 29 January 2022.
  122. ^ "Chemists use DNA to build the world's tiniest antenna". University of Montreal. Retrieved 19 January 2022.
  123. ^ Harroun, Scott G.; Lauzon, Dominic; Ebert, Maximilian C. C. J. C.; Desrosiers, Arnaud; Wang, Xiaomeng; Vallée-Bélisle, Alexis (January 2022). "Monitoring protein conformational changes using fluorescent nanoantennas". Nature Methods. 19 (1): 71–80. doi:10.1038/s41592-021-01355-5. ISSN 1548-7105. PMID 34969985. S2CID 245593311.
  124. ^ Khayamian, Mohammad Ali; Parizi, Mohammad Salemizadeh; Ghaderinia, Mohammadreza; Abadijoo, Hamed; Vanaei, Shohreh; Simaee, Hossein; Abdolhosseini, Saeed; Shalileh, Shahriar; Faramarzpour, Mahsa; Naeini, Vahid Fadaei; Hoseinpour, Parisa; Shojaeian, Fatemeh; Abbasvandi, Fereshteh; Abdolahad, Mohammad (2021). "A label-free graphene-based impedimetric biosensor for real-time tracing of the cytokine storm in blood serum; suitable for screening COVID-19 patients". RSC Advances. 11 (55): 34503–34515. Bibcode:2021RSCAd..1134503K. doi:10.1039/D1RA04298J. PMC 9042719. PMID 35494759.

참고 문헌

  • Frieder Scheller & Florian Schubert (1989). Biosensoren. Akademie-Verlag, Berlin. ISBN 978-3-05-500659-3.
  • Massimo Grattarola & Giuseppe Massobrio (1998). Bioelectronics Handbook - MOSFETs, Biosensors and Neurons. McGraw-Hill, New York. ISBN 978-0070031746.

외부 링크