Günümüz gıda endüstrisinde en kritik konuların başında gıda güvenliği ve kalite kontrolü gelmektedir. Geleneksel laboratuvar testleri genellikle uzun süren işlemlerdir. Ayrıca oldukça maliyetli olabilmektedir. Bu süreçleri daha hızlı ve ekonomik hale getirmek amacıyla “biyosensörler” geliştirilmiştir.
Biyosensör nedir?
Biyolojik bir bileşen ve algılayıcıya dayanan analitik cihazlara “biyosensör” denir. Genellikle hücreler, enzimler veya DNA parçaları kullanılarak tasarlanmaktadır. Özellikle biyolojik süreçleri algılar ve ölçerler. Elektriksel, optik veya mekanik sinyallerle çalışırlar. Biyolojik tepkilerle dolaylı veya doğrudan etkileşime girerek hedef molekülü tespit ederler.
Sağlık, gıda endüstrisi ve çevre gibi çeşitli alanlarda kullanılırlar. Kökeni kandaki glikoz miktarını ölçen test şerit cihazlarına dayanır. 20. yüzyılın başlarında metabolik ürünler ve hormonları tespit etmek için kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde ise kanser tanısı gibi oldukça karmaşık süreçlerin tespitinde kullanılmaktadır.
Biyosensörlerin Çalışma Prensibi Nasıldır?
Tipik bir biyosensör temelde biyoreseptör, transdüser (dönüştürücü), sinyal (veri) işleyici ve çıktı biriminden oluşur.
Biyoreseptör, hedef analiti tanıyıp bağlanmasını sağlayan yapıdır. Genellikle enzim, DNA parçaları, mikroorganizmalar, antikorlar, enzimler veya hücre ve dokular biyoreseptör olarak kullanılmaktadır. Dönüştürücü ise analit (örnek) ile biyoreseptör arasındaki etkileşimi algılar ve ölçülebilen bir sinyale çevirir. Biyoreseptör ile dönüştürücü arasındaki etkileşimin gerçekleştiği katmana “arayüz” denir. Arayüz, biyosensörün performansını etkiler. Bu nedenle oldukça önemlidir. Günümüzde biyosensör arayüzü olarak birçok avantajından dolayı nanomalzemeler (grafen, karbon vb.) ve polimerler (kitosan, agaroz vb.) tercih edilmektedir. Elektriksel, optik veya mekanik yollarla işlenen sinyaller analiz edilerek genellikle bilgisayar ekranında grafik halinde yorumlanır.
Bir biyosensörün çalışma prensibi kısaca 3 aşamadan oluşur:
1. Algılama,
2. Transdüksiyon ve
3. Sinyal işleme.
Biyosensörlerin Avantajları Nelerdir?
- Anında sonuç vererek hızlı analiz imkanı sağlar. Ayrıca düşük işletme maliyetine sahiptir.
- Yüksek hassasiyettedir. Çok düşük konsantrasyonlardaki maddeleri bile tespit eder.
- Kullanımı kolaydır.
Biyosensörlerin Dezavantajları Nelerdir?
Biyosensörler bazı dezavantajlara da sahiptir. Biyosensör tasarımında bu koşullara dikkat edilmelidir.
- Periyodik olarak kalibrasyon gerektirebilir.
- Çevresel koşullara hassasiyet gerektirebilir.
- Sadece belirli bir sıcaklık aralığında çalışabilir.
Gıda Endüstride Kullanımı
Biyosensörler, gıdaların üretimi sırasında hızlı ve güvenilir biçimde kalite kontrol sağlar. Bozulma göstergeleri, pH ve oksidasyon düzeyleri gibi parametrelerde biyosensörlerden yararlanılabilir. Bozulma ve raf ömrü tespitinde faydalıdır.
Gıda güvenliği açısından özellikle patojen mikroorganizmaların kontaminasyonunu tespit etmek amacıyla biyosensörlerden yararlanılmaktadır.
https://www.mdpi.com/journal/biosensors
