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Biosensoren sind sogenannte Messfühler, die aus biologischen Komponenten aufgebaut sind. Diese Hightech-Geräte analysieren biochemische Reaktionen in Organismen, Zellen oder organischen Geweben und stellen die Ergebnisse optisch oder mithilfe eines elektrischen Signals dar. Damit können verschiedene Stoffe nachgewiesen werden. Einer der ersten Biosensoren wurde bereits 1962 zum Nachweis von Glucose im Blut von Patienten vor und nach Operationen entwickelt.
Aufbau von Biosensoren
Biosensoren bestehen aus vier Hauptkomponenten. Dazu gehören:
- Der Biorezeptor
- Der Transduktor
- Der Verstärker
- Der Detektor
Der Biorezeptor ist eine Membran, auf die Enzyme oder Antikörper aufgebracht werden. Durch das Sensormaterial des Biorezeptors reagieren die Moleküle und lösen ein optisches oder biochemisches Signal aus. Dieses wird von einem Transduktor in ein elektrisches Signal verwandelt. Der Verstärker verstärkt dieses elektrische Signal und leitet es zum Detektor weiter, der das Signal schliesslich optisch anzeigt. Dadurch wird der Biosensor zu einem zuverlässigen Messinstrument.
Arten der Biosensoren
Inzwischen gibt es mehrere Arten von Biosensoren. Zu diesen gehören Sensoren, die auf piezoelektrischen Schwingungen basieren, optische Sensoren sowie elektrochemische und interferometrische Sensoren. Diese Sensoren reagieren auf geringste Veränderungen an der Membranoberfläche. Sie dienen in erster Linie der Analyse von Glucose, Enzymen und Fetten im menschlichen Blut und Organismus.
Der Einsatz von Biosensoren
Biosensoren werden hauptsächlich in der Medizin eingesetzt. In Zukunft werden sie wahrscheinlich auch für den Umweltbereich von Bedeutung sein. Forscher arbeiten derzeit mit Insekten als Biosensoren. Diese können bestimmte pflanzliche Stoffe riechen. Gelingt es, die Ausschüttung dieser Substanzen mithilfe eines Biosensors zu erkennen, könnten Pflanzenschutzmittel gezielt bei Bedarf eingesetzt werden.
In der Medizin arbeitet man an implantierbaren Biosensoren, die in der Lage sind, Blutwerte ständig zu kontrollieren und im Bedarfsfall Alarm auszulösen. Diese Methode wäre vor allem für Patienten hilfreich, die ihren Eisenwert regelmässig kontrollieren müssen. Biosensoren im Miniaturformat können in der Folge die medizinische Behandlung revolutionieren. Dadurch wird eine individuelle Medizin für jeden Patienten möglich.