BIOSENZORI I APLICAIILE LOR
BIOSENZORI I APLICAIILE LOR
Ing. Ecaterina VASLUIANU
Facultatea de Textile-Pielrie i Management Industrial
din Iai
ISTORIC
Printele conceptului de biosenzor este considerat Leland C.
Clark Jnr. n 1956 el
a publicat articolul despre electrodul de oxigen cu ajutorul
cruia putea fi msurat nivelul de oxigen dizolvat n sngele
pacienilor sub operaie [1]. n 1962 ntr-un simpozion la New York
Academy of Sciences el a descris cum pot fi fcui senzorii
electrochimici mai inteligeni prin adugarea pe suprafaa
traductorului a unor enzime prinse ntre dou membrane. El a ilustrat
conceptul printr-un experiment n care glucoz-oxidaza era imobilizat
ntre dou membrane pe suprafaa electrodului de oxigen astfel, prin
msurarea scderii concentraiei de oxigen, se putea msura nivelul
deglucoz din snge. n 1969 Guilbault i Montalvo au fost primii care
au ataat enzimele la un electrod poteniometric. Ei au construit un
biosenzor de uree bazat pe imobilizarea ureazei cu o membran
selectiv ce permite trecerea ionului amoniu. Tot n acest an Gerald
Vurek i Robert Bowman au construit primul senzor cu fibr optic
pentru analiz clinic, un colorimetru care msura legarea elementelor
din tubulii rinichiului. n 1974 au fost construii primii biosenzori
calorimetrici bazai pe efectele termice care nsoesc reaciile
biochimice (C.L. Cooney, J.C.Weaver, S.R. Tannebaum, S.R. Faller,
D.V. Shields, M. Jahnke, K. Mosbach, B. Danielsson).
Un an major pentru tehnologia biosenzorilor a fost 1975 cnd
tehnologia biosenzorilor a cunoscut o nou revoluie atunci cnd Divis
a sugerat folosirea bacteriilor pe post de bioreceptori n aa numiii
electrozi microbieni (folosii iniial pentru msurarea alcoolului).
Acest articol a marcat i nceputul folosirii biosenzorilor n
controlul mediului nconjurtor. Tot n acest an ideile lui Clark au
fost folosite pentru prima oar n scopuri comerciale de ctre Yellow
Springs Instrument Company (Ohio) care a lansat pe pia un senzor de
glucoz amperometric bazat pe detecia apei oxigenate (peroxidului de
hidrogen). De asemenea n 1975 Lubbers i Opitz au contruit un
biosenzor optic (numit de ei optod) construit dintr-un indicator
imobilizat pe o fibr optic i capabil s msoare dioxidul de carbon
sau oxigenul. Ei au construit apoi i un biosenzor optic pentru
alcool imobiliznd alcooloxidaza la captul fibrei optice a
senzorului de oxigen. Astzi snt disponibili pe pia o serie ntreag
de optozi pentru msurarea pH-ului, pCO2, pO2 ns optozii cu enzime
nu snt nc foarte rspndii.
n 1976 Clemens a ncorporat un biosenzor de glucoz ntr-un
pancreas artificial care a fost apoi i comercializat sub denumirea
de Biostator. Cu toate c Biostatorul nu mai este astzi disponibil
pe pia, VIA Medical (San Diego) a introdus de curnd un analizator
de glucoz care face msurtori semi-continue. Tot n 1976 La Roche
(Elveia) a introdus Analizorul de Lactate LA640 n care era folosit
un mediator solubil, hexacianoferatul, pentru a trasporta
electronii de la lactat dehidrogenaz la electrodul care fcea
msurtoarea propriu-zis. Cu toate c la acea vreme acesta nu s-a
dovedit a fi un succes comercial, privit retrospectiv are o
importan istoric mare fiind precursorul noilor generaii de
biosenzori folosind mediatori.
O avansare major n domeniul aplicaiilor in vivo ale
biosenzorilor de glucoz a constituit-o articolul din 1982 al lui
Shichiri care a descris primul electrod (de tip ac) implantat
subcutanat. Diversele companii inspecteaz i astzi aceast
posibilitate fr ca nc s existe vreun dispozitiv de uz general, ci
numai dispozitive n stadiul experimental. Ideea de a construi
imunosenzori care s foloseasc imobilizarea anticorpilor pe un
traductor piezoelectric sau poteniometric a fost explorat nc de la
nceputul anilor 70 ns de-abia n 1983 B. Liedberg, C. Nylander i I.
Lundstrm au obinut un astfel de biosenzor care s aib i valoare
comercial. Ei au folosit plasmonul de suprafa pentru a monitoriza
reaciile n timp real. n 1984 A.P.F. Turner a descris folosirea
ferocenului pe post de mediator imobilizat; acesta este folosit
mpreun cu oxidoreductazele la construcia unor biosenzori cu enzime
ieftini. Acest lucru a deschis drumul ctre un mare numr de
biosenzori cu mediatori (biosenzori de a doua generaie).
n 1990 Gold i Ellington au fost primii care au folosit aptametre
(fragmente de acizi nucleici) pe post de bioreceptori, iar de
atunci au aprut un numr imens de articole pe tema lor. Aceste
molecule se dovedesc a avea multe avantaje fa de folosirea
anticorpilor i este posibil s le nlocuiasc n mare parte.
CE SUNT BIOSENZORII?
Biosenzorii sunt biodispozitive sau pri ale acestora, care
recepioneaz substane. Clasa biodispozitivelor este extins i include
i clasa biosenzorilor.
Prin biodispozitiv se nelege un ansamblu de pri electrice,
biologice, mecanice, optice ca elemente active (traductoare,
amplificatoare, de caracterizare etc.) i a unor elemente de
interconectare, capsule, terminale, microcanale de alimentare cu
biolichid ca elemente de conectare cu mediul extern.
Un biosensor este un dispozitiv analitic care convertete un
rspuns biologic ntr-un semnal electric. Obiectivul unui biosensor
este producerea discret sau continu a unui semnal electronic
digital care este proporional cu un semnal analitic sau cu un grup
de analii [2].
Un dispozitiv integrat conine un element de recunoatere biologic
i un traductor capabil s detecteze reacia biologic i s-o
converteasc ntr-un semnal care poate fi procesat. n mod ideal,
senzorul ar trebui s fie constituit dintr-un singur element aa nct
s nu mai fie necesar adugarea altor ageni la matricea mostrei
pentru a se obine rspunsul dorit.
Exist un numr de analii (substanele int care trebuie detectate)
care sunt msurate n domeniul biologic: pH; presiunea parial a
dioxidului de carbon (pCO2), presiunea parial a oxigenului (pO2),
concentraia ionilor de sodiu, potasiu, calciu, clor. Totui, aceti
senzori nu folosesc elemente de recunoatere biologic ci sunt
considerai senzori chimici. n mod normal, un element de recunoatere
biologic este o protein sau un complex proteinic care este capabil
s recunoasc un analit particular, n prezena mai multor componente n
cadrul complexului biologic matricial. Aceast definiie a fost lrgit
pentru a include i oligonucleotidele. Procesul de recunoatere
implic o reacie chimic sau biologic i traductorul trebuie s fie
capabil s detecteze nu numai reacia dar i extensia acesteia. Un
sensor ideal trebuie s aib un domeniu selectiv, s fie rapid, s
confere un rspuns de ncredere pentru analit iar semnalul generat de
sensor trebuie s fie proporional cu concentraia analitului.
Biosenzorul const n cuplarea spaial ntre un substrat biologic
activ (receptorul) imobilizat pe un traductor de semnal (dispozitiv
electronic) i un circuit electronic de amplificare. Toate aceste
elemente integrate ntr-o singur capsul poart numele de biocip. n
figura 1. este prezentat schematic structura bloc a unui
biosenzor.
Figura 1. Prezentarea schematic a unui biosensor
O problem specific a biosenzorilor este imobilizarea
receptorilor pe suprafeele dispozitivelor electronice, existnd mai
multe metode, astfel:
- adsorbia biomoleculelor pe suprafee (ce utilizeaz forele de
adeziune, iar alteori
forele de atracie electrostatic);
- captarea biomoleculelor n geluri din polimeri (fixarea
moleculelor este mai sigur);
- crearea unor reacii chimice prin care biomoleculele se leag
covalent de elementele
traductorului.
Un biosenzor este un traductor analitic care convertete un
rspuns biologicntr-un semnal electric (figura 2.). Termenul
biosenzor este deseori folosit pentru a acoperi procedeele
senzoriale sonore cu scopul de a determina concentraia de substane
i ali parametrii de interes biologic chiar dac nu utilizeaz un
sistem biologic direct.
Un biosenzor de succes trebuie s aib cteva din urmtoarele
trsturi:
- biocataliza trebuie s fie specificat pentru scopul analizei, s
fie stabil, sub condiii
normale de depozitare i exceptnd cazul de enzime colorimetric s
arate o bun stabilitate peste un numr mare de incercri ( peste
100);
- reacia trebuie s fie la fel de independent cum sunt parametrii
fizici agitai, pH i
temperatura s fie realizate. Aceasta ar permite analiza mostrei
cu un pretratament
minim. Dac reacia implic cofactori sau coenzime acestea ar
trebui, de preferat, s fie
co-imobilizate cu enzime;
- rspunsul ar trebui s fie corect, precis, reprodus i liniar
peste irurile analitice, far
diluare sau concentrare. De asemenea, ar trebui s fie eliberate
de sunetele electrice;
- dac biosenzorul este pentru a fi folosit pentru monitorizaren
situaii chimice, sonda
trebuie s fie mic i biocompatibil neavnd toxine sau efecte de
antigen;
- biosenzorul complet ar trebui s fie ieftin, mic, portabil i
capabil s fie folosit de
operatori semi-calificai;
- ar trebui s existe o pia comercial pentru biosenzori.
Figura2. Diagrama schematic arat principalele componente a unui
biosenzor a= biocatalizator; b= traductor; c= amplificator; d=
procesor; e= monitor
Biocatalizatorul (a) convertete substratul n produs. Aceast
reacie este determinat de traductorul (b) care l convertete ntr-un
semnal electric. Informaia ieit din traductor este amplificat (c) i
afiat pe (e).
Componenta principal a unui biosensor este traductorul care face
posibil folosirea informaiei privind schimbarea fizic ce nsoete
reacia. Aceasta poate fi:
cldura dezvoltat (sau adsorbit) de reacie (biosenzorii
calorimetrici);
schimbrile n distribuia sarcinii cauznd producerea unui potenial
electric (biosenzori poteniometrici);
micarea electronilor produs ntr-o reacie redox (biosenzori
amperometrici);
lumina rezultat din timpul reaciei sau diferena de lumin
adsorbit dintre reactani si produii de reacie (biosenzori
optici);
efecte datorate masei reactanilor sau produilor de reacie
(senzori piezo-electrici).
Biosenzorii moderni au evoluat din combinarea a dou discipline
separate: tehnologia informaional, (microcircuite i fibre optice,
procesare numeric a datelor, teoria general a sistemelor cu
comportare neliniar) i biologia molecular. Prima furnizeaz
electrozi miniaturali sau senzori optici, tehnica de preluare i
procesare a informaiei, iar a doua, pune la dispoziie biomolecule
care recunosc o substan int. Aplicaiile acestor dispozitive sunt cu
att mai variate cu ct moleculelencorporate sunt mai variate.
CLASIFICAREA BIOSENZORILOR
Biosenzorii por fi clasificai astfel:
1) Biosenzori de afinitate. Analitul nu se modific chimic n
timpul msurtorii. El doar se leag de receptor. La sfrit el poate fi
ndeprtat chimic sau prin splare.
2) Biosenzori de metabolism. Aici substratul biologic se consum
printr-o reacie chimic cu analitul. Se formeaz un nou produs.
Starea iniial se poate reface dup completa consumare a analitului.
Exemplu: se dorete detectarea microorganismului Helycobacter Pylor
n substana purttoare - suc gastric. n metabolismul su, acest microb
produce NH3 (amoniac). Aadar, senzorul nu va detecta microbul n
sine, ci concentraia de amoniac.
3) Imunosenzori. Detectarea substanelor de tip antigen (Ag) se
face cu ajutorul anticorpilor (Ac), pe principiul "lact-cheie".
Anticorpii sunt proteine cu molecule n form de Y (numite
imunoglobuline). n vrfurile Y-ului sunt doar dou locuri, unde se
poate leaga un singur tip de antigen. Aceti anticorpi sunt produi
de organism ca rspuns la o anumit substan strin (antigen), pe care
nu o poate elimina prin fagocitoz (funcia celulelor care diger
bacterii i alte corpuri strine ptrunse n organism) i creia, n ultim
instan, i "ncurc planurile", legndu-se de ea: Ac+Ag ( AcAg.
Exemplu: n referina [4] se descrie un biosenzor cu material
piezoelectric acoperit cu anticorpi pentru Candida Albicans
(microorganism din familia fungilor). n timp de aproximativ o or
celulele receptoare au captat ntre 106 i 108 celule de Candida A.,
avnd ca rezultat scderea frecvenei de rezonan a cristalului
piezoelectric cu 0,5...1,4kHz.
4) Senzori biomimetici. Cu ajutorul acestor senzori se detecteaz
semnale fizice (sunet, stres mecanic, lumin) pe baza interaciunii
lor cu substratul biologic activ (receptorul).
DOMENII DE APLICARE
Biosenzorii au o arie larg de aplicare, ncepnd de la sisteme de
monitorizare a vieii pn la elemente ncorporate n organismul uman;
aadar biosenzorii sunt aplicai n urmtoarele domeniile:
medicin;
industria textil
- industria alimentar.
Folosirea biosenzorilorn medicin
n cadrul unui program de sntate public internaional, s-au lansat
trei direcii principale de lucru n urmtorii zece ani:
1) sporirea accesului individual la actul medical decizional,
prin intermediul telemedicinei i internetului. Pacientul se poate
informa despre boala sa, se autourmrete n timpul tratamentului (cu
ajutorul unor biodispozitive, biosenzori) i poate fi monitorizat de
la distan de ctre medic.
2) creterea rolului geneticii n depistarea precoce, prevenirea i
corectarea unor boli. O echipa internaional de cercettori lucreaz
la dezvoltarea unui biosenzor capabil s detecteze proteinele
cancerigene din organism i s le monitorizeze. Tehnologia aflat la
baza acestui biosenzor cu aplicaie medical este aceeai cu cea
utilizat n cadrul sistemelor de navigare sau a celor folosite
pentru declanarea airbagurilor din maini. Cercettorii sper ca
biosenzorul, care are forma unui disc i nu este mai mare dect un
fir de praf, va ajuta doctorii s detecteze i s monitorizeze
tipurile de cancer cele mai rspndite, stabilind care este
tratamentul cel mai adecvat pentru combaterea bolii.
3) Electronic healthcare sau orientarea noilor tehnologii
electronice micro i nano spre ngrijirea sntii.
n scopul ndeplinirii acestor trei deziderate se va lucra intens
n urmtoarele arii:
a) Telemedicina se refer la crearea unei reele de comunicaii de
tip Internet, ntre: unitatea medical, unitatea farmaceutic i
pacient. Acest sistem poate servi la ngrijiri medicale la
domiciliul pacientului, permite consultaii profesionale de la
distan, ori rezolv cazuri de urgen pentru pacienii aflai n locuri
izolate.
b) Analize biologice. n acest sens, se dorete realizarea unor
biosenzori ce pot fi utilizai direct de ctre pacient. Momentan
exist sisteme de monitorizare individual a glicemiei i ureei. Din
punct de vedere al plasrii biodispozitivelor, exist dou metode de
abordare: (1) metode invazive (in vivo), cnd biodispozitivul este
implantat n corpul pacientului (aici elementul cheie este gsirea de
materiale biocompatibile); (2) metode ne-invazive (in vitro), cnd
se preleveaz snge sau alt biolichid (printr-o puncie spre exemplu),
iar apoi analiza se efectueaz n afara corpului.
c) Monitorizarea pacienilor are n vedere totalitatea metodelor
de transmitere n timp util, a tuturor parametrilor msurai cu
ajutorul biosenzorilor, spre un centru medical decizional (fizic
sau virtual). Interpretarea analizelor se va face fie de ctre o
persoan fizic, fie de ctre un software specializat.
d) Crearea de dispozitive implantabile pentru: regenerarea
funciei unor organe, tratamentul bolilor cronice, nregistrarea de
semnale biologice, proteze pentru diferite organe.
e) Chirurgie cu invazie minim. Tehnica laparoscopic a minimizat
mult invazia n actul chirurgical. Finalul acestei curse ar fi
intervenia chirurgical la nivel celular. Acest domeniu reprezint o
cerere continu pentru industria de micro- i nano-componente
electronice.
f) Succesul geneticii, care este condiionat de existena unor
nano-instrumente i nano-dispozitive, necesare manipulrii
materialului genetic.
Domeniile aplicate incluznd medicina, terapia fizic pot
beneficia de pe urma introducerii biosenzorilor. Totui, biosenzorii
nu sunt limitai nici unui grup de persoane, ei sunt particular
folosii pentru handicapai. Chiar i indivizii complet paralizai au
activitate electricn corpul lor, care poate fi detectat.
O aplicaie a unui biosenzor dezvoltat pentru handicapai este un
instrument electronic care produce muzic de la semnalele
bioelectrice. nainte de a fi trecut la MIDI, semnalele sunt
analizate pentru intensitatea specific i caracteristicile spectrale
pentru fiecare individ. Dac muchii sunt disfuncionali sau slbii,
semnalele pot fi amplificate conform nivelului de tensiune i
relaxare. Aceste absorbaii ale semnalului sunt apoi interpretate la
controlul volumului,nlimii, ritmului i a altor aspecte ale
compoziiei muzicale.
Aplicaiile medicale sunt vzuten diagnosticul i corectarea
neregulilor ochiului, de exemplu n corectarea strabismului.
Strabismul este o anomalie n care ochii nu sunt aliniai cum trebuie
i aceasta nu se micn conformitate cu cealalt. Aceasta poate fi
corectat prin operaie dar folosirea curent a prismelor pentru a
determina gradul necesar de corecie nu este foarte corect.
Biosenzorii depistnd micarea ochilor pot determina cu o
corectitudine mare, numrul de graden ambele planuri x i y pe care
ochii trebuie s le regleze.
Tocmai cnd biosenzorii pot fi folosii pentru a determina o
multitudine de corectri ale ochilor, de asemenea pot fi folosite
pentru a antrena ochiul aa cum poate fi un mecanism de absorbie la
exerciiile jocului video pentru depistarea ochiului rendreptat.
Aceeai metod pentru antrenarea muchiului printr-un joc video poate
fi folosit pentru reabilitarea anumitor grupuri poteniali de muchi,
la fel i biosenzorii pot fi obinuii pentru a detecta nivele de
activitate ale muchilor pentru cele mai musculoase grupuri. n
acelai fel reabilitatea poate folosi biosenzori ca un mecanism de
absorbie pentru exerciile video, deci industria jocurilor video
poate folosi biosenzori ca un alt puternic procedeu de absorbie
pentru disctracie.
De asemenea, contribuind la terapia fizic biosenzorii pot ajuta
la crearea unor programe obinuite de exerciii pentru pacienii i
atleii rnii sau pot fi folosii de atlei pentru a verifica condiia
musculaturii i pot fi conectai la o multitudine de mecanisme
externe de monitorizare.
Folosirea biosenzorilorn industria textil
n anul 1980 profesorul D. F. Williams de la universitatea din
Liverpool a definit pentru prima dat termenul debiomaterie ca i un
material neviabil folosit n fabricarea unui dispozitiv medical cu
scopul de-a reaciona cu sisteme biologice(Williams 1987).Folosind
aceleai criterii de explicitare, termenul biotextil poate fi
definit ca o structur compus din fibre textile destinat utilizrii
ntr-un domeniu biologic specific( implanturi chirurgicale), unde
randamentul este n funcie de interaciunea sa cu celulele i fluidele
biologice , n condiiile biocompatibilitii i biostabilitii
sale(King, 1991).
Termenul de biomcompatibilitate se refer la abilitatea unui
biomaterial de a cauza o reacie acceptabil din punct de vedere
celular i biologic din partea mediului gazd , cu scopul de a
minimaliza pe ct posibil un rspuns strin i inflamator din partea
gazdei(King, 2001). S-a acceptat ideea, cum c vindecarea are loc
mai rapid dac se folosete un biomaterial inert, pe care corpul l
poate accepta mai bine.S-au fcut multe progrese majore n modificare
proprietilor suprafeei de implant, pentru a le conferii un grad mai
mare de biocompatibilitate.
Termenul de biostabilitate a fost definit i de profesorul
Williams definindu-l ca
abilitatea unui biomaterial de-ai menine dimensiunile iniiale ,
precum i proprietile mecanice i chimice n timpul unui implant de
lung durat sau expunerea la un mediu biologic strin. Aceasta e o
necesitate evident pentru implanturile de lung durat ;n primul rnd
c perioada de funcionare a implantului ar trebui s depeasc cea a
vieii pacientului.n unele cazuri, precum n cele n care se folosec
proteze vasculare din poliester pentru a nlocui aorta arterial la
pacienii mai n vrst care sufer de asterocleroz, s-a adeverit, dar n
cazul pacienilor mai tineri suferind de aceeai problem nu a fost
posibil.(King, 1985).
n America de Nord i Europa se resimte o scdere continu i sever
de esuturi umane , viabile i compatibile,precum i de organe, n
scopul transplantelor nspre pacienii bolnavi i rnii.Cei care
primesc transplanturi trebuie s urmeze un regim de anti-imunitate
mpotriva transplantului pe parcursul ntregii viei, fiind pasibili
infeciilor, dezvoltrii unor tumori i alte efecte
secundare.Reconstrucia chirurgical folosind esut al aceluiai
pacient este o metod alternativ , dar nu este posibil ntodeauna ,
datorit lipsei esutului viabil al donatorului.Este adevrat n cazul
operaiilor standard privind nlocuirea arterelor cu by-pass, unde
disponibilitatea venelor saprofite sau glandele mamare sunt
limitate.Pentru alte transplanturi, cum ar fi transplanturile de
rinichi sau cornee, mica disponibilitate a dontarilor compatibili
este factorul perturbator.nlocuirea cu mecanisme sintetice revine
deci, ca o a treia opiune , multe cercetri fiind n curs pentru a
reduce riscul infectrii i formrii cheagurilor de snge i pentru a
perfeciona biostabilitatea aparatelor precum valve ale inimii i
transplanturi de piele endovasculare.
Ingineria esuturilor din perspectia In Vivo Route
n unele aplicaii, cum ar fi repararea nervilor periferici
separai, generaia esuturilor fibroplastice conectoare,poate fi
distructiv prevenind neuronul apropiat din creterea sa i reataarea
acestuia elementului situat departe de origine.Pentru a nu se
ntmpla aa ceva , un nerv ngust sub form de tub, esut din din fir de
PGA reutilizabil, servind ca i o membran de aprare.Folosind
bioestura plin cu factori prielnici dezvoltrii pentru a se alipi
rdcinilor neurale, neuronul se regenereaz crendu-se o punte de opt
milimetrii,stabilindu-se o distan optim activitilor neurale.[6]
Figura 3. Ilustrarea minii artnd cum trei nervi au fost reparai
cu ajutorul resorbirii neurotubului tubular prin ghidarea
nervilor
Un alt exemplu al folosirii textilelor biologice pentru
ingineria esuturilor in vivo este suportul cardiac exterior
tricotat. Inimile pacienilor care sufer de congestie pulmonar au
capabilitate defectoas de a pompa sngele n corp.n timp ce inimile
lor ncearc s compenseze deficiena, pompnd mai rapid, dimensiunile
inimii se dilate , i deoarece valvele inimii nu cresc la fel de
repede precum inima, devin din ce n ce mai neeficiente exacerbnd
starea de boal.n ncercarea de a stopa dilatarea inimilor, compania
Acorn CardioVascular inc. ,au realizat un aparat ngust din
polistier care vine strns legat n jurul inimii bolnave.Studiile
fcute asupra animalelor demonstreaz nu numai faptul c aparatul
oprete procesul de dilatare a inimii , dar i mbuntete
funcionalitatea cardiac i eficiena pomprii sngelui n organism lsnd
celulele miocarde bolnave s se regenereze i s se remodeleze. n alte
cuvinte , implantul aparatului inverseaz starea de boal , aceast
alternativ fiind o inovaie terapeutic pentru pacienii care sufer de
efecte secundare ale tratamentelor cu medicamentele prescrise
[5].
Figura 4. Mecanismul de susinere cardiac CorCap , o mpletitur
din fibre de poliester multifilamentar
Textile cu biosenzori care msoar tensiunea
De la stnga: Tensiunea polimerului este condus prin ecartament n
estura cu fire conductive; brant inteligent folosind spum pentru
presarea senzorilor; pantoful inteligent; sensibilitatea optic n
pantof.
Conductibilitatea polimerilor electroactivi este capabil de a
conduce sarcina de ncrcare prin structura sa polimeric. Polimerii
pot fi acoperiti pe un substrat material in scopul de a genera
piezo-rezistena textilelor pentru aplicaii erodabil detectate.Spuma
poliuretan a fost acoperit cu un polypyrrole i folosit ca o
presiune a senzorilor pentru a evalua micrile psihologice incluznd
respiraia i micrile ncheieturilor. Cel mai mare avantaj al acestei
ci este acela c senzorii rein textura natural a materialului, n
consecin meninnd confortul.
Aceti senzori multilaterali au fost integrai n branturile
pantofului pentru analizele la purtare i de asemenea n adidai
pentru a observa respiraia i micrile ncheieturilor. Aceasta aduce
testri psihologice n afara laboratoarelor i n decor mai
realist.
Integrarea senzorilor biochimici n textile furnizeaz numeroase
beneficii sntoase prin permiterea ndeprtrii observrii semnelor
vitale i diagnosticarea rapid a bolilor sau neregulilor
metabolismului. Beneficiile indirecte reduc costurile sociale
medicale.[4]
Proiectul BIOTEX se axeaz pe dezvoltarea dedicat tehnicilor
biochimice-sensibile pentru a observa prin senzori fluidele
corpului distribuite pe un substrat textil. estura n sine devine
senzor i poate fi integrat ntr-o hain potrivit. Scopul reprezint o
complet ptrundere care permite pentru prima oar monitorizarea
fluidelor corpului prin senzori distribuii pe un substrat textil i
ndeplinirea msurilor biochimice.
Se dezvolt o estur bazat pe senzori calorimetrici pentru a
monitoriza pH-ul unei transpiraii. Un pH recent vopsit este
imobilizat pe un substrat de material i un sistem pereche LED de
detectare este folosit pentru a observa schimbarea culorii pH-ului
sensibil al esturii.
Un acces calorimetric este luat pentru a dezvolta o estur bazat
pe senzorul pH. Aceasta implic folosirea pH-ului vopsit care are
diferite proprieti de absorbie depinznd de pH-ul lor. LEDs au fost
alei pentru a indeplini acest sensing optic aa cum ele sunt
componente multilaterale care au fost demonstrate c acioneaza ca
detectori la fel de bine ca i sursa de lumin. Aciunea LEDs ca i
surs de lumin i detectorul au costuri i putere mic dorit de orice
aplicaie.[3]
Bibliografie
1. Fundamentals and Applications. Oxford University Press,
Oxford. 770p.
2. Turner, A.P.F., Karube, I. and Wilson, G.S. (1987)
Biosensors:
3.
http://www.dcu.ie/chemistry/asg/coyleshi/files/pHsensor.htm
4.
http://www.dcu.ie/chemistry/asg/coyleshi/files/gait_breath.htm
5. Aigner, J., Tegeler, J., Hutzler, P. et al. (1998), Cartilage
tissue engineering with novel nonwoven structured biomaterial based
on hyaluronic acid benzyl ester, J Biomed Mater Res 42 ,
172-181.
6. Li, Y., Ma, T. and Yang, S.T. et al. (2001), Thermal
compression and characterization of 3 dimensional nonwoven PET
matrices as tissue engineering scaffolds, Biomaterials 22,
609-618.
R
E
C
E
P
T
O
R
TRADUCTOR
(DISPOZITIV
ELECTRONIC)
Substane purttoare de diveri ligani
Semnal electric
(I, V)
Circuit
electronic
de
amplificare