4. Фізичні, хімічні і біохімічні сенсори. Загальна характеристика, подібність, відмінність.

Сенсори - це електричні перетворювачі, які перетворюють якусь фізичну властивість в електричний сигнал.

Фізичні сенсори відрізняються від хімічних або біологічних сенсорів в тому, що вони реагують на такі параметри, як температура, тиск, магнітне поле, які не є пов’язані із хімічними процесами, але фіксують певну фізичну властивість і перетворюють у сигнал.

ХС можуть працювати на принципах хімічних реакцій, коли аналітичний сигнал виникає внаслідок хімічної взаємодії визначаючого компоненту з чутливим шаром, або на фізичних принципах коли вимірюється фізичний параметр (поглинання або відбиття світла, маса, провідність).

Хімічний сенсор – портативний пристрій для вибіркового і як правило, неперервного, в режимі реального часу визначення концентрації речовини в одну стадію, без пробо підготовки.

Біосенсор - це аналітичний пристрій, що використовується для "розпізнавання" певних біолог. молекул у біологічних матрицях, надає інформацію про їх присутність, кількість у вигляді електричного сигналу.

Більшість біосенсорів орієнтовані на аналіз біологічних рідин.

Під терміном біосенсор розуміють пристрій, в якому чутливий шар містить біологічний матеріал: ферменти, тканини, антигени / антитіла, ліпосоми, органели, рецептори. Цей шар безпосередньо реагує на присутність визначаючого компоненту і генерує сигнал, що залежить від концентрації цього компоненту.

Біосенсор аналогічний іншим видам хімічних сенсорів і складається з двох перетворювачів (біохімічного і фізичного), що знаходяться в тісному контакті один з одним. При цьому біохімічний перетворювач, або біотрансдьюсер, виконує функцію біологічного елементу розпізнавання, перетворюючи інформацію про хімічні зв'язки в фізичну чи хімічну властивість чи сигнал, а фізичний перетворювач дозволяє зареєструвати цей сигнал.

4. Поняття чутливого елементу хімічного сенсора. Загальні підходи одержання чутливих елементів хімічних сенсорів.

До складу сенсора входить чутливий елемент, який «впізнає» визначуваний аналіт.

Чутливий елемент хім. сенсору – це селективний шар, що дає відгук на присутність визначаючого компоненту. Саме він визначає здатність сенсора вибірково реагувати на один чи кілька аналітів серед інших компонентів.

Основні методи закріплення чутливого елементу на трансдьюсері:

• Адсорбція (при фізичній адсорбції частинки утримуються на підкладці під дією сил Ван-дер-Ваальса, які за своєю природою діляться на диполь-дипольні, індукційні та дисперсійні взаємодії, а також під дією водневих і іонних зв'язків. Отримані методом адсорбції елементи зазвичай характеризуються низькою чутливістю і істотною залежністю від температури і pH)

• Включення в полімер (якщо матриця складається з синтетичного полімеру, його одержання проводиться в присутності селективної на аналіт сполуки, зазвичай додається зшивач, для об'єднання в полімерну сітку. При цьому активні молекули захоплюються всередину полімеру. Безперечною перевагою цього методу є його універсальність, однак його недолік в тому, що сітка утрудняє дифузію і заважає проникненню аналіту. Крім того, якщо включені в сітку молекули не пов'язані з нею хімічно, то вони можуть виходити з неї через пори.)

• Зшивка (коли молекули чутливого матеріалу зв'язані між собою або зв'язані з опорною сіткою, також вона може стабілізувати елементи, отримані адсорбцією)

• ковалентне зв'язування (створення ковалентного зв'язку між чутливим матеріалом і підкладкою. Вибір хімічних реагентів для його реалізації залежить від типу звязку молекул і матеріалу підкладки.

Зазвичай проходить в три етапи: очищення і модифікація поверхні підкладки, тобто формування на ній шару з необхідних функціональних груп, потім нанесення чутливого матеріалу, змивання слабо закріплених молекул чистими розчинниками.

Деякі підложки, що використовуються в сенсорах: метали (зазвичай золото, срібло або платина), скло, вуглець, полісахариди (целюлоза), нейлон.

Переваги методу ковалентного закріплення: міцний зв'язок чутливого матеріалу з підкладкою, що запобігає його вимиванню, сенсори з тривалим часом життя)