Реферат на тему Биосенсоры

Содержание:

Введение. 2

Биосенсоры.
Функции и принципы работы. 4

Риски и
вызовы, связанные с медицинскими биосенсорами. 12

Современное
состояние и перспективы применения. 16

Заключение. 22

Список
использованных источников. 24

Введение:

Биосенсор
— это устройство, включающее биологический чувствительный элемент, тесно
связанный с преобразователем либо интегрированный с ним. Обычно биосенсор
предназначен для формирования цифрового электрического сигнала,
пропорционального концентрации определенного химического соединения или ряда
соединений. Современная концепция биосенсора в значительной степени связана с
идеями Лиланда Кларка-младшего и соавторов, развитыми в 1962г. Авторы
предположили, что если бы ферменты можно было иммобилизовать на
электрохимических датчиках, то такие "ферментные электроды" расширили
бы диапазон аналитических возможностей базового датчика. Последовавшая затем
грандиозная работа с бесконечными вариациями этой темы постепенно раздвинула
горизонты этой области. Ее нынешнее состояние в какой-то степени характеризуют
перечисленные ниже потенциальные чувствительные элементы и преобразователи,
которые можно использовать при конструировании биосенсоров: биологические
компоненты (целые организмы, ткани, клетки, органеллы, ферменты и тд),
преобразователи (потенциометрические, амперометрические, кондуктометрические,
оптические, калориметрические, механические, акустические, химические).

Развитие
биосенсоров обусловлено  усилием
исследователей в нескольких направлений. Весьма перспективно е  направление исследований — создание новых
материалов для конструирования 
преобразователей или более эффективной 
связи между компонентами сенсора. Движущей силой в исследовании сенсоров
было ярко выраженное инстинктивное 
понимание возможности их широких 
практических приложений. Эти исследования стимулировались прежде всего
потребностями медицины. Возможность немедленного анализа клинических
препаратов, очевидно, одинаково привлекает и врачей, и пациентов, хотя
некоторые национальные службы здравоохранения испытывают трудности с внедрением
этой философии. Более привлекательной является возможность непрерывного in vivo
мониторинга метаболитов, лекарственных препаратов и белков с помощью
миниатюрных и портативных систем. Отличным примером клинического приложения
является сенсор глюкозы для больных диабетом, ставший классическим объектом
исследований в области биосенсоров.

В
последние годы возрастает интерес  к
другим возможным использованиям биосенсоров. Клинические исследования
повернулись в сторону ветеринарии  и
животноводства. Все больше внимания придается качеству продуктов в  пищевой промышленности. В этой области  давно признано значение быстрых  методов оценки сроков хранения, порчи  и загрязнения продуктов. Развитие
биотехнологии стимулирует разработку методов мониторинга процессов  ферментации, что также расширяет  возможности непрерывного контроля этих
процессов. Проблемы охраны окружающей и промышленной среды стимулировали  разработку сенсоров для определения  таких вредных веществ, как оксид  углерода и гербициды. В то же время  интересы военных неизменно сосредоточены  на специальных требованиях биологической  и химической защиты.

Заключение:

Развитие
биосенсоров обещает множество новых открытий в разных отраслях. Параллельное
совершенствование микро- и наносистемной техники и сенсорных технологий
приведет к созданию внедрению микроаналитических систем, это позволит перейти
на новый уровень миниатюризации оборудования и точности измерений.Распознающий
элемент биосенсора находится в непосредственном контакте с исследуемым
образцом, именно он отвечает за химические и биохимические реакции, протекающие
в процессе анализа.

Наиболее
универсальным направлением развития являются биосенсоры, использующие антитела,
т.к. могут быть изготовлены для связывания чрезвычайно широкого класса веществ.
С точки зрения экономичности подают большие надежды клеточные биоиндикаторы,
технологии создания которых стремительно развиваются. В целом, биосенсоры можно
включить в список тех высокотехнологичных устройств, которые в настоящее время
активно разрабатываются и в ХХI веке будут широко внедрены. В этот список
входят микро- и нанороботы, молекулярные запоминающие устройства,
одномолекулярные транзисторы, «умные» стекла и другие научные достижения.

Предполагается,
что в будущем биосенсоры будут широко применяться в сельском хозяйстве,
ветеринарии, в качестве средств защиты человека (для обнаружения
нервно-паралитических газов, токсинов и взрывчатых веществ) и окружающей среды
(главным образом, для выявления загрязнений). Во всех этих сферах использования
биосенсоров увеличивается ежегодно примерно на 30%.

Кратко
затрагивая экономическую сторону биосенсорной технологии отметим, что в
настоящее время три конкурирующие фирмы — Эббот (Англия), Байер (Германия) и
Бёрингер (Германия) являются доминирующими в производстве биосенсоров и в общей
сложности выпускают около 2/3 всей биосенсорной продукции в мире. В целом
современная биосенсорная техника развивается исключительно быстрыми темпами;
созданы биосенсоры для определения более 100 различных веществ.

В
последние годы биосенсоры привлекают значительное внимание как достойные
преемники целого ряда аналитических методов контроля, использовавшихся в
клинических лабораториях, ветеринарии и пищевой промышленности. Действительно,
потенциальные приложения сенсорной техники столь широки, что можно лишь
отметить некоторые наиболее важные тенденции, проявившиеся при распространении
и сбыте этих приборов за последние несколько лет.

Фрагмент текста работы:

Биосенсоры. Функции и принципы работы.

Биосенсоры
– это устройства, которые применяются для сбора информации с использованием
биологических образцов. Содержащийся в таком устройстве датчик имеет блок
биологического распознавания и преобразователь, который преобразует
биологические свойства в электрические сигналы. Биосенсоры довольно широко
используются в различных областях, таких как сельское хозяйство, медицина,
биологическая защита и т. д. Они просты в эксплуатации, портативны, доступны и
дают быстрые результаты. [1]

Итак,
почему биосенсоры могут улучшить существующую систему здравоохранения?

Во-первых,
потому что они способны контролировать жизненно важные показатели здоровья в
домашних условиях. Это позволяет врачам назначать меньшее количество личных
встреч, что способствует снижению расходов на здравоохранение.

Во-вторых,
биосенсоры помогают контролировать соблюдение графика приема лекарственных
препаратов, что способствует повышению приверженности пациентов к лечению и
экономии денежных средств. Например, в США несоблюдение режима приема лекарств
обходится системе здравоохранения в $100–300 млрд в год.

Поиск
способов контроля за приверженностью пациентов лекарственной терапии имеет
первостепенное значение для фармацевтической промышленности, населения,
поставщиков. В частности, в Окснарде (штат Калифорния, США) программа контроля
при помощи биосенсоров уровня артериального давления позволила улучшить
соблюдение режима приема соответствующих лекарств. Если поступала информация,
что артериальное давление пациента слишком высокое, персонал звонил или
отправлял текстовое сообщение пациенту с напоминанием о необходимости принять
лекарство в соответствии с рекомендациями врача. [1]
Прикладная биохимия и микробиология. 1996. Т.32. № 11. С.78–93. https://sciencejournals.ru/view-article/?j=prikbio&y=2020&v=56&n=1&a=PrikBio2001007Gulii