การแนะนำ

โดยพื้นฐานแล้ว เซนเซอร์คืออุปกรณ์ที่วัดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและแปลงการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นให้เป็นผลลัพธ์ที่ตรวจจับได้ (เช่น การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า) เรามาสำรวจเซนเซอร์และไบโอเซนเซอร์ด้วยตัวอย่างง่ายๆ กัน 

การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อม ตัวอย่างที่ดีคือเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในตู้เย็นของคุณ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานก็จะเปลี่ยนแปลง นั่นหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป เซ็นเซอร์จะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านและกระตุ้นระบบทำความเย็น  

การเปลี่ยนแปลงยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเซนเซอร์สัมผัสกับตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดค่า pH ที่วัดการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าเมื่อจุ่มลงในตัวอย่างและให้ค่า pH ของตัวอย่างออกมา ในไบโอเซนเซอร์ ส่วนประกอบในการตรวจจับมีต้นกำเนิดทางชีวภาพ (เช่น แอนติบอดี) และตรวจจับการเปลี่ยนแปลง (เช่น การจับตัวของแอนติเจน) และการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกแปลงเป็นเอาต์พุตที่สามารถตรวจจับได้ (เช่น การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแหล่งกำเนิดแสง) 

คำนิยาม

ไบโอเซนเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับปฏิกิริยาเคมี โดยสารตรวจจับ – แอนติบอดี เอนไซม์ หรือกรดนิวคลีอิก – มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ สารตรวจจับทางชีวภาพนี้จะทำปฏิกิริยากับตัวอย่าง (สารวิเคราะห์) ในไบโอเซนเซอร์แบบออปติคอล ปฏิกิริยาจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างแหล่งกำเนิดแสงขาเข้าและขาออก การเปลี่ยนแปลงทางแสงนี้จะถูกตรวจจับโดยตัวตรวจจับ ไบโอเซนเซอร์แบบออปติคอลเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงในการวัดปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลชีวภาพแบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้สารบ่งชี้ สามารถวัดความสัมพันธ์ ในการจับตัว และ จลนศาสตร์ ได้ด้วยความไวสูง  

ไบโอเซนเซอร์เชิงแสงหลายชนิดใช้ ระบบ ไมโครฟลูอิดิกส์ซึ่งหมายความว่ามีการไหลสลับกันของบัฟเฟอร์และตัวอย่างในระบบ ในการทดลอง สารที่ทำปฏิกิริยาตัวหนึ่งจะถูกตรึงอยู่บนพื้นผิวเซนเซอร์ (ลิแกนด์) ส่วนอีกตัวหนึ่งจะอยู่ในสารละลายที่ไหลผ่านพื้นผิวเซนเซอร์ (สารวิเคราะห์)

ไบโอเซนเซอร์เชิงแสงที่มีระบบไมโครฟลูอิดิกส์มีความไวสูงมากและสามารถวัดปฏิกิริยาทางชีวฟิสิกส์ได้โดย การวัดปริมาณแบบไม่ต้องใช้สารบ่งชี้ เทคนิคที่ต้องใช้สารบ่งชี้จำเป็นต้องติดฉลากให้กับส่วนประกอบเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สามารถตรวจจับได้ (เช่น การติดฉลากด้วยฟลูออเรสเซนต์) เทคโนโลยีที่ใช้สารบ่งชี้เหล่านี้ใช้ไอโซโทปที่มีฉลาก การติดฉลากด้วยฟลูออเรสเซนต์ และการติดฉลากด้วยรังสี ซึ่งมักจะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพหรือคุณสมบัติการจับตัว ทำให้การวิเคราะห์ปฏิกิริยาอย่างแม่นยำทำได้ยาก ยิ่งไปกว่านั้น การติดฉลากอาจเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและ/หรือหน้าที่ของลิแกนด์ ซึ่งอาจส่งผลต่อผลการทดลอง นอกจากนี้ ไบโอเซนเซอร์เชิงแสงยังวัดปฏิกิริยาแบบเรียลไทม์ ทำให้ได้ข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับจลนศาสตร์ของปฏิกิริยา ในขณะที่เทคนิคต่างๆ เช่น การทดสอบ ELISA ให้การวัดเพียงจุดสิ้นสุดเท่านั้น  

แอปพลิเคชัน

ไบโอเซนเซอร์เชิงแสงสามารถให้ข้อมูลความสัมพันธ์ในการจับตัวและจลนศาสตร์แบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้สารบ่งชี้ นักวิเคราะห์สามารถวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลแบบเรียลไทม์ได้โดยตรง รวมถึงแต่ละขั้นตอนของการจับตัว สมดุล และการแยกตัว ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นทั้งในด้านความสัมพันธ์และจลนศาสตร์ของปฏิสัมพันธ์ ตั้งแต่การค้นพบยาไปจนถึงการวิจัย จลนศาสตร์การจับตัวมีความเกี่ยวข้องกับการใช้งานหลายด้าน รวมถึง:

• การค้นพบยาโดยใช้ชิ้นส่วนโมเลกุล
• ชีววิทยา
• โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์