Technologien, die unseren Alltag verändern: Biosensoren

Technologien kommen, Technologien gehen. Im heutigen Artikel geht es um Biosensoren: eine Technologie, die ihren Ursprung in den 1960er-Jahren hat, erste Konzepte und Umsetzungen erfolgten durch Clark und Lyons bereits 1962.

Biosensor: Was ist es und wie funktioniert es?

Recherchiert man den Begriff Biosensor wird einem der Begriff Messfühler ausgegeben oder ganz klassisch folgender Satz:

„Biosensoren basieren auf der direkten räumlichen Kopplung eines immobilisierten biologisch aktiven Systems mit einem Signalumwandler (Transduktor) und einem elektronischen Verstärker.“

Klingt im ersten Moment unglaublich kompliziert und nach Science-Fiction, ist im Grunde aber einfach ein Messgerät, das ausgestattet ist mit biologischen und elektronischen Komponenten, welches erst im Zusammenspiel mit einem anderen biologischen System (beispielsweise ein zu analysierender Stoff oder der menschlichen Körper) aktiv wird. Vereinfacht ausgedrückt. Ein zu analysierender biologischer Stoff, Analyt genannt, wird einem anderen fest immobilisierten biologisch aktiven System hinzugeführt. Die dabei entstehenden Veränderungen, bspw. Stoffdichte, werden gemessen und mittels eines Transduktors in elektrische oder optische Signale umgewandelt und dann an ein Ausgabegerät übermittelt, so dass daraus Rückschlüsse getroffen werden können. Nach getaner Arbeit wird das immobilisierte, biologisch aktive System wieder in den Ausgangszustand gesetzt und kann für die Analyse eines neuen Analyten verwendet werden – zumindest bei einigen Systemen. Bei anderen wiederum ist das System nur für die einmalige Verwendung konzipiert und anschließend kontaminiert.

Einsatzgebiete

Nach der Klärung des Was und Wie ist natürlich auch die Frage nach dem Wofür von einiger Relevanz. Das Einsatzgebiet für Biosensoren, welches den meisten Personen direkt in den Sinn kommen wird, ist medizinischer Natur, nämlich die Messung von Blutzuckerwerten von Diabetespatienten oder die Messung von Cholesterinwerten bei Patienten mit erhöhtem Herzinfarktrisiko. Weitere Einsatzgebiete für Biosensoren sind zum Beispiel bei der Umweltanalytik die Überprüfung des Trinkwassers nach Pestiziden, in der Lebensmittelindustrie die Qualitätskontrolle nach Kriterien wie Aroma und Frische oder beim Militär als Frühwarnsystem für ABC-Kampfmittel. Zudem wird im Zuge der seit einigen Jahren immer populärer werdenden Quantified-Self-Bewegung (die Optimierung des Alltags in allen Belangen durch Selftracking) die Möglichkeit, seine Biomesswerte mittels Biosensoren ständig abrufen zu können, auch für kommerzielle Zwecke immer attraktiver.

Der immense Fortschritt im Bereich Engineering von Biomolekülen und Nanotechnologie, der in den letzten Jahren stattgefunden hat und eine noch effektivere Signalumwandlung ermöglicht, wird dafür Sorgen, dass Biosensoren unseren Alltag zukünftig noch deutlich stärker beeinflussen werden.