Біосенсори, що містять молекулярні рецептори

Біосенсорів цього типу відомо порівняно мало, в основному, через проблему абсолютної ізоляції та стабілізації молекул в надзвичайному середовищі. Біосенсор такого типу може мати оптичний перетворювач і базуватися, наприклад, на ацетилхоліновому рецепторі нікотину або на електрохімічному перетворювачі і базуватися на зміні потенціалу мембрани, внаслідок обміну подібних речовин (наприклад, рибофлавіну та його аналогу (), де чутливість сенсора може складати від 0.1 до 210^-6 М рибофлавіну).

Подальший прогрес можливий в цій галузі біосенсорів лише за підтримки молекулярної біології у підвищенні якості і стабільності рецепторів, що можна використовувати .

Нуклеінові кислоти в біосенсорах

Біосенсори, які містять одноланцюгові молекули ДНКзвичайно називають «ДНК-зондами» чи «ДНК-пробами», вони використовуються при виявленні таких генетичних хвороб, як серповидна клітинна анемія, фенілкетонурія та ін.(Малюнок 3).

Малюнок 3. Принципіальна схема біодатчика на основі одноланцюгової НК.

Значні успіхи досягнуті при виявленні патогенних мікроорганізмів за допомогою «ДНК-проб» в біологічних рідинах, харчових продуктах, оточуючому середовищі. В таблиці 3 наведені різні віруси, бактерії та інші патогенні мікроорганізми, які можна визначити за допомогою «ДНК-проб».

Таблиця 3.

Біосенсори на основі рідких кристалів суперспіральних молекул ДНК викликають особливу увагу через можливість існування кільцевих молекул ДНК у різних формах, що різняться за своїми властивостями, до того ж існування цих форм цілком залежить від зовнішніх факторів. Під дією ферментів (нуклеаз та рестриктаз) розщеплюється суперспіральна упаковка молекул і відбувається перебудова кристалів, що проявляється аномальною оптичною активністю дослідної дисперсії (Малюнок 4.). Цей біосенсор використовується для визначення агентів, що руйнують суперспіральну ДНК.

Малюнок 4. Принципіальна схема біодатчика на основі суперспіральної кільцевої ДНК в полімервмісному розчині.

Серед широкого різноманіття біосенсорів хочу ще окремо згадати світлочутливі біосенсори, як яскравий приклад використання біологічного матеріалу. Світлочутливі біосенсори — це прилади, що містять в якості робочого матеріалу ті чи інші фоточутливі біологічні структури (макромолекули, фоторецепторні мембрани) і призначені для реєстрації, перетворювання та зберігання оптичної інформації.

Відправним пунктом та стимулом до розробки та створення таких сенсорів слугують дані про високу квантову ефективність, чутливість та широкий динамічний діапазон природніх світлочутливих систем, що беруть участь в таких процесах, як зір, фотосинтез та ін.

Важливу роль в створенні молекулярних приладів відіграють біомолекули, а саме, природні хромофор-білкові комплекси, що містяться в фоторецепторних та енергоперетворюючих мембранах.

Наявність у цих комплексів цілого рядуунікальних властивостей: фотохромізма, електрохромізма, електрогенного характеру функціональних реакцій, природньої поляризації компонентів та ін. — дозволяє намітити шляхи для використання препаратів зазначених комплексів для цілей біотехнології, біоелектроніки та при розробці приладів корисного використання сонячної енергії, сенсорних елементів систем перетворення та реєстрації інформації.