Biyosensör Nedir?

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Biyosensör Nedir? Biyosensörler (biyoalgılayıcılar), bünyesinde biyolojik bir duyargacı bulunan ve bir fizikokimyasal çevirici ile birleştirilmiş analitik cihazlar olarak tanımlanmaktadır. Bir biyosensörün amacı, bir veya bir grup analitin (analiz edilecek madde) miktarı ile orantılı olarak sürekli sayısal elektrik sinyali üretmektir. Biyosensör sistemi üç temel bileşenden oluşmaktadır. Bunlar, seçici tanıma mekanizmasına sahip “biyomolekül, biyoajan” bu biyoajanın incelenen madde ile etkileşimi sonucu oluşan fiziko kimyasal sinyalleri elektronik sinyaller dönüştürülebilen “çevirici” ve “elektronik” bölümlerdir. Bu bileşenlerden en önemlisi, tayin edilecek maddeye karşı son derece seçimli fakat tersinir bir şekilde etkileşime giren, duyarlı biyolojikajandır.

Bir başka değişle biyosensörler, genel olarak analizlenecek madde ile seçimli bir şekilde etkileşime giren biyoaktif bir bileşenin bu etkileşim sonucu ortaya çıkan sinyali ileten bir iletici sistemle birleştirilmesi ve bunların bir ölçüm sistemi ile kombinasyonu ile oluşturulurlar. Genel olarak biyoajanlar, biyoaffinite ajanları ve biyokatalitik ajanlar olarak iki alt gruba ayrılırlar. Biyoaffinite ajanları olan antikorlar, hormon almaçları, DNA, lektin gibi moleküller antijenlerin, hormonların, DNA parçacıklarının ve glikoproteinlerin moleküler tanımlanmasında kullanılırlar. Kompleks oluşum sonucunda tabaka kalınlığı, kırınım indeksi, ışık eminmesi ve elektriksel yük gibi fizikokimyasal parametrelerin değişimine neden olurlar. Biyokatalitik ajanlar ise, analit üzerinde moleküler değişime neden olmakta ve bu dönüşüm sonucu ortamda azalan yada artan madde miktarı takip edilerek sonuca gidilmektedir. Bu amaçla saf enzim sistemleri, mikroorganizmalar ve bitkisel yada hayvansal doku parçaları kullanılır.

Gıda alanı biyosensör teknolojisinin önemli uygulama sahalarında biridir. Önceleri temin edilen gıdaların açlık giderme niteliği yeterli olurken bilim ve teknoloji alanındaki gelişmeler özellikle gelişmiş ülkelerde dengeli ve sağlıklı beslenmeyi ön plana çıkarmıştır. Bu nedenle gıdaların bileşimi, içerdikleri beslenme için zorunlu öğelerin düzeyleri, tazelik durumları yada çoğu çevresel etkenler veya kontaminasyondan kaynaklanan toksik niteliklerinin belirlenmesi daha bir önem kazanmıştır. Sözü edilen konularda bilgi sahibi olma ihtiyacı pratik, seri, ekonomik ve duyarlı analizleri gerekli kılmıştır. Bu doğrultuda klasik kimyasal yöntemlerden, enzimolojik metodlara, teknolojideki gelişme paralelinde basit aygıtlardan komplike analiz cihazlarına doğru bir gelişim yaşanmıştır. Sonuç olarak biyosensör teknolojisinde ve biyolojik biyokimyasal bilimlerdeki gelişmeler paralelinde gıda analizlerinde de bilinen avantajlarından dolayı biyosensörlerden yararlanma yönündeki çalışmalara yönelinmiştir.

Gıdalara yönelik kantitatif analizler başlıca kalite ve güvenlik konularını aydınlığa kavuşturmayı esas alır. Bir gıda ürününün kalitesi genellikle onun renk, aroma, vitamin, esansiyel amino asitler ve kendine mahsus bazı kimyasalların düzeyiyle ilişkilidir. Buna karşılık zararlı mikroorganizmalar ve onların toksinleri veya diğer toksik bileşikler, allerjenler ise söz konusu gıda maddesine ilişkin başlıca güvenlik parametrelerini oluşturur. Gıda analizlerinde besinin doğal bileşenleri yada kontaminasyonla ortama karışan maddelerin yanısıra bilinçli olarak ilave edilen renk, aroma, antioksidan ve antimikrobiyal maddelerin de özellikle izin verilen sınırlar içinde kullanılıp kullanılmadığının belirlenmesi de çoğu zaman önem taşımaktadır.

Gıdalara ilişkin analizler doğal örneklerden, hammaddelere, işlem basamaklarından mamul ürünlere kadar geniş bir alanda yapılır. Doğal örnekler ve ham ürünlerde genellikle olgunlaşma ve tazelikle ilgili maddelere yönelik tayinler ile kimyasal ve mikrobiyal kontaminasyona ilişkin analizler ön plandadır. Taşıma adımlarında ise doğal bileşenlerin bozunumu, mikrobiyal kontaminasyon ve bunu önlemek amacıyla kullanılan katkı maddelerinin tayini önem taşır. İşleme adımında genellikle benzer unsurlar yanında bazı beklenen dönüşümlerin izlenmesi gerekli hale gelir. Mamül gıda ürünleri ise içermeleri gerekli besin bileşenleri, gıda katkı maddeleri, antimikrobiyal ve antioksidanlar ile renk, aroma, stabilizatör ve emülgatörler gibi maddeler ve yine mikrobiyal kontaminasyon açısından çok çeşitli analizlere gereksinim gösterirler.

Gıda analizlerinde yukarıda bahsedilen tüm aşamalardaki tayinlerde en büyük ortak problem gıda maddelerinin kimyasal olarak birbirinden oldukça farklı ve benzer çok sayıda bileşiği içeren kompleks karışımlar olmalarıdır. Bu durum, klasik kimyasl yöntemler için girişimlere açık olmaları nedeniyle önemli bir dezavantaj oluşturmaktadır. HPLC ve gaz kromatografisi gibi klasik kromatografik yöntemler ise duyarlı analiz imkanı sağlamalarına rağmen oldukça pahalı yöntemlerdir. Bunlara karşın enzimatik yöntemler, enzimlerin spesifiklik niteliklerinden dolayı ön plana çıkmaktadırlar. Daha duyarlı ve spesifik analizler için ise immunoassay teknikler tercih edilmektedir. Ancak gerek enzimatik gerekse de immunoassay teknikler, biyosensörik tekniklere oranla daha zaman alıcı olma, ölçüm sistemiyle doğrudan bağlantılı olmama ve nispeten donanımlı bir labaratuar gerektirme gibi özelliklere sahiptirler. Buna karşılık biyosensörler, ölçüm sistemiyle doğrudan bağlantılı ve çoğu zaman taşınabilir olma, hızlı ve ucuz tayin gibi avantajlar sağlama niteliklerinden dolayı gıda analizlerinde önemli bir alternatif sunmaktadırlar.

Tıp alanından sonra en önemli biyosensör pazar gelişiminin gıda endüstrisine yönelik alanlarda gözlenmesi söz konusu alternatifin önemini ortaya koymaktadır. Ancak binlerce biyosensör geliştirme çalışmasına rağmen labaratuar uygulamalarından kurtulup ticari olarak pazarlanabilir duruma gelen örneklerin sayısı oldukça sınırlıdır ve bu örneklerin çoğu glukoz, L-laktat, galaktoz ve alkol tayinine yönelik biyosensörlerdir. Tabloda analizine yönelik biyosensörler ve üretici firmalardan bazı örnekler verilmiştir.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ