SpStinet - vwpChiTiet

 

Đôi nét về nghiên cứu biosensor ở Việt Nam

Cảm biến sinh học (biosensor) có nhiều ưu điểm, ứng dụng đa dạng. Nghiên cứu chế tạo biosensor tập hợp nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hóa học đến vật lý, vi sinh vật học,…, đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Việt Nam cũng không ngoại lệ.

Biosensor là thiết bị tích hợp khép kín, có khả năng cung cấp thông tin phân tích định lượng hoặc bán định lượng, bằng cách sử dụng tác nhân nhận dạng sinh hóa (bioreceptor) tiếp xúc trực tiếp với một phần tử chuyển nạp (Theo IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry). Một cách đơn giản, biosensor là bất kỳ thiết bị nào sử dụng các phản ứng sinh hóa cụ thể để phát hiện và đo lường các hợp chất hóa học.

Biosensor hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn truyền tín hiệu, đo trực tiếp hoặc gián tiếp các tương tác giữa thành phần sinh học (phần tử dò) được gắn trên bề mặt cảm biến với tác nhân cần phát hiện (phần tử đích). Cụ thể, khi một chất nhận biết sinh học tương tác với một chất cần phân tích, đầu dò sinh học đo sự tương tác này và xuất ra tín hiệu. Cường độ tín hiệu đầu ra tỷ lệ với nồng độ của chất phân tích. Sau đó, tín hiệu được hệ thống điện tử khuếch đại và xử lý.

Cấu tạo chung của một biosensor bao gồm một đầu dò tích hợp đầu thu sinh học (bioreceptor) với hệ thống điện tử để chuyển đổi tín hiệu sinh hóa thành tín hiệu có thể định lượng, cụ thể:

  • Bioreceptor có nhiệm vụ bắt cặp và phát hiện sự có mặt của tác nhân cần phát hiện, phân tích. Dạng bioreceptor được sử dụng chủ yếu là enzyme như glucose, urease; các kháng thể/kháng nguyên; protein; các nucleic acid như ADN, ARN; tế bào; hay kết hợp sử dụng đồng thời hai hay nhiều các phần tử vừa nêu. Mỗi phần tử nhận biết sinh học khác nhau, chỉ cho phép nhận biết một loại đối tượng phân tích, nếu không phù hợp với thành phần tương tác sinh học thì không có sự thay đổi tín hiệu ở đầu ra của cảm biến.
  • Bộ phận chuyển đổi tín hiệu giúp chuyển các biến đổi tín hiệu sinh học thành các tín hiệu (điện, quang, điện hóa, từ trường…) có thể định lượng được. Nguyên lý đo điện hóa và quang học được ứng dụng khá thành công trong chế tạo biosensor dân dụng. Sản phẩm que thử kiểm tra nhanh là một dạng cảm biến đơn giản theo nguyên lý chỉ thị màu có thể quan sát được bằng mắt thường, rất đơn giản mà hiệu quả chỉ dưới dạng một “que nhúng” có thể sử dụng để kiểm tra tại hiện trường, thí dụ như que thử thai nhanh.
  • Bộ phận đọc tín hiệu ra  và xử lý, các tín hiệu được hệ thống điện tử/máy tính khuếch đại và xử lý.
Sơ đồ hoạt động của biosensor

Nguồn: Ashok Siddharth, Application of CNT in Biosensor.

Thành phần của một biosensor

Nguồn tham khảo: Ashok Siddharth, Application of CNT in Biosensor.

Dựa vào bản chất của thành phần nhận biết sinh học, có thể phân biệt các loại biosensor như: cảm biến enzyme (enzyme sensor), cảm biến ADN (ADN sensor), cảm biến miễn dịch (immunosensor) hay cảm biến aptame (aptasensor). Tùy vào cơ chế chuyển đổi, biosensor được phân thành các loại như biosensor điện hóa, biosensor quang, biosensor áp điện, biosensor nhiệt, biosensor nhạy cảm ion, biosensor cộng hưởng.

Hầu hết biosensor chỉ sử dụng một lần, để tái sử dụng phải loại bỏ được mẫu sinh học đã gắn trước đó và gắn được mẫu mới. Biosensor có khả năng phát hiện và phân tích các vi khuẩn như Ecoli, Candida, vi khuẩn bệnh than…; các phân tử nhỏ như CO, CO2, gluco, amino axit, paracetamol, aspirine, peniciline, uré, TNT; các tác nhân thần kinh phân tử rượu, thuốc trừ sâu…; các phân tử có kích thước lớn như các phân tử ADN, RNA, protein, enzyme, các hormone, …

Biosensor có ưu điểm l&agra