Savitljivi biosenzori zasnovni na MEMS


MEMS (mikroelektromehanički sistemi) predstavljaju sisteme dimenzije svega nekoliko stotina mikrona koji obuhvataju i mehaničke i električne elemente, zahvaljujući kojima funkcionišu kao senzori i kao aktuatori.

 

MEMS senzori posebno su privlačni u prehrambenom i poljoprivrednom sektoru gde se zahtevaju posebni i osetljivi biosenzori, upravo zbog svoje osetljivosti koja potiče od njihovih malih dimenzija, kao i zato što današnja tehnologija omogućuje da se implementaciju organskim pristupom. Zahvaljujući tome, biosenzori mogu povećati svoju funkcionalnost integracijom ne tako skupih materijala sa posebnim osobinama (električnim, optičkim, mehaničkim i hemijskim) omogućujući projektovanje potpuno integrisanih biosenzora niske cene sa posebnim namenama.

 

Uopšteno govoreći, MEMS biosenzori rade na sledeći način: osetljivi sloj se nanosi na mikrokonzolu i obezbeđuje biološko prepoznavanje, da bi se zatim detekcija analita pomoću receptora osetljivog sloja manifestovala u vidu deformacije mikrokonzole koja je prouzrokovana razlikom u naprezanju između osetljivog sloja i mikrokonzole. Međutim, da bi se ostvarila velika osetljivost, važno je smanjiti krutost mikrokonzole kako bi savijanje bilo što veće.

Tipičan primer MEMS biosenzora razvijenog na Institutu BioSens koristi savitljive mikrokonzole koje mogu ostvariti veliko savijanje zahvaljujući osobinama plastičnih materijala od kojih su napravljene. Međutim, rezultujuće savijanje ne može se neposredno očitati, tako da je potrebno povezati senzor sa uređajem za očitavanje.

 

Jedno jednostavno i efikasno rešenje koje je osmišljeno na Institutu Biosens sastoji se u integraciji piezorezistora kod ukleštenog dela mikrokonzole, sa ciljem da se mehanička deformacija transformiše u električnu vrednost koju korisnik može očitati.

 

Savitljivi MEMS biosenzori, zahvaljujući svojim malim dimenzijama i savitljivosti, u stanju su da detektuju veoma male elemente poput hemijskih molekula, bakterija i mikotoksina u malim koncentracijama, pri čemu je sistem za očitavanje u potpunosti prilagođen korisniku.

Jedan od originalnih koncepata biosenzora razvijenih i izrađenih na Institutu BioSens,
koji koristi laserski mikroobrađenu savitljivu organsku podlogu.