Chemie- und Biosensorchips: CNTs, Graphen und mehr

Ein Biosensor ist ein Analysegerät, das normalerweise zum Nachweis einer chemischen Substanz verwendet wird. Sie kombinieren eine biologische Komponente mit einem physikalisch-chemischen Leiter und bestehen in der Regel aus drei Segmenten: Sensor, Wandler und zugehörige Elektronen.

Biosensorchips bestehen aus einer Reihe verschiedener Biosensoren, die einzeln überwacht und für die Analyse zahlreicher Analyten verwendet werden können. Durch die Wechselwirkung des Analyten mit dem Biorezeptor wird eine Wirkung erzeugt, die vom Wandler aufgezeichnet wird, der die Information in eine messbare Wirkung wie ein elektrisches Signal umsetzt. Biosensoren und Biochips können entweder nach ihrem Biorezeptor oder ihrem Wandlertyp klassifiziert werden.

Es gibt drei Generationen von Biosensoren, die derzeit auf dem Markt sind. Beim ersten Typ gelangt die Reaktion des Produkts auf den Sensor und erzeugt die elektrische Reaktion. Bei der zweiten Art verwendet der Sensor bestimmte Vermittler zwischen dem Sensor und der Reaktion, um eine optimale Reaktion zu bewirken. Beim dritten Typ verursacht die Reaktion die Reaktion, ohne dass ein Vermittler direkt beteiligt ist.

Die zunehmenden Fortschritte im Bereich der Biosensoren haben die Technologie der Biosensoren so weiterentwickelt, dass sie eine umfassende Diagnose auf Mikrochips, eine Diagnostik am Krankenbett, geringere Kosten und eine schnellere Diagnose ermöglichen.

Silizium-Biosensorchips

Quadratische Siliziumchips sind sowohl einfach zu verwenden als auch praktisch. Poliertes Silizium ist glatt und ermöglicht hochauflösende Bilder für AFM- und SEM-Anwendungen.

Biosensorchips aus Silizium, beschichtet mit Metallen oder Siliziumdioxid

Einige Siliziumchips sind mit Gold (Au) oder Platin (Pt) beschichtet, die >99,99% reine Metalle sind. Gold sorgt für hohe Leitfähigkeit, und das transparente Substrat ermöglicht die optische Abbildung der Sensorschicht.

Elektronische Biosensorchips

Molekulare elektronische Sensorchips integrieren einzelne Moleküle als elektrische Sensorelemente auf Standard-Halbleiterchips, was bedeutet, dass elektronische Biosensorgeräte massiv skalierbar sind. Elektronische Biosensorchips werden langsam in der DNA-Sequenzierung und anderen Testbereichen eingesetzt.

Biosensor-Chips aus Graphen

Seit der Entdeckung von Graphen, einer biegsamen zweidimensionalen Form von Graphit, im Jahr 2004 arbeiten Forscher auf der ganzen Welt daran, kommerziell skalierbare Anwendungen für dieses Hochleistungsmaterial zu entwickeln.

Graphen ist 100- bis 300-mal stärker als Stahl und besitzt eine maximale elektrische Stromdichte, die um Größenordnungen höher ist als die von Kupfer. Damit ist Graphen das stärkste, dünnste und zuverlässigste elektrisch leitende Material der Welt und ein äußerst vielversprechendes Material für den Einsatz in Biosensorchips in Computern und anderen elektronischen Geräten.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Chips

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler den größten Computerchip aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen entwickelt, der Strom mit superschneller Geschwindigkeit leiten kann. Die Forscher hoffen, Kohlenstoff-Nanoröhren in künftigen Computern einsetzen zu können, da sie Strom schneller und effizienter leiten als Silizium.

Anwendungen von Biosensorchips

Biosensorchips können zur Überprüfung und Kontrolle der Umweltverschmutzung in der Landwirtschaft und bei Lebensmitteln eingesetzt werden. Biosensorchips können auch in tragbaren Technologien wie Smartwatches verwendet werden, um die Herzfrequenz und die Sauerstoffsättigung zu überwachen. Platypus technologies ist Experte auf dem Gebiet der Chemie- und Biosensorchips. Kontakt heute für weitere Informationen.