Bioczujniki pozwalają już wykrywać raka piersi we wczesnym stadium. Przyspieszą też diagnozowanie COVID-19

Dzięki bioczujnikom możliwe będzie wykrycie raka we wczesnym stadium, a także dostarczenie w kilkanaście minut wiarygodnego wyniku testu na obecność wirusa SARS-CoV-2. Okazuje się jednak, że medycyna nie jest ani jedynym, ani też pierwszym zastosowaniem tej technologii. Bioczujniki pomagają w rolnictwie zmaksymalizować plony. Pozwalają wykrywać oznaki „stresu roślin”, jeszcze zanim zaczną one tracić zdolność fotosyntezy.

– Główne obszary zastosowania biosensorów to przede wszystkim medycyna i diagnostyka medyczna. Wykorzystywane są zarówno na etapie wczesnego wykrywania pewnych markerów chorobowych, jak i monitorowania przebiegu terapii pacjentów, w których można śledzić zmiany w stężeniach, w zawartościach pewnych substancji wskazujących obecność, zanik bądź rozwój choroby – tłumaczy w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje prof. dr hab. inż. Elżbieta Malinowska z Katedry Biotechnologii Medycznej Politechniki Warszawskiej.

Naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie stworzyli niedawno biosensor zamontowany na mikroczipie, który służy do wykrywania eksomów guza, będących biomarkerami wczesnego stadium raka. Czujnik konwertuje na obraz dane odbierane przez biopróbki umieszczone na nanostrukturalnych powierzchniach krzemowych. Mikrourządzenie pozwoli wykrywać i monitorować w czasie rzeczywistym komórki raka piersi.

Z kolei naukowcy z saudyjskiego Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha opracowali bioczujnik stanowiący podstawę działania szybkiego testu w kierunku zakażenia koronawirusem. Narzędzie diagnostyczne łączy bioczujniki elektrochemiczne konstruktami białkowymi, co umożliwia klinicystom szybkie wykrywanie fragmentów wirusa z precyzją, którą wcześniej można było uzyskać tylko przy użyciu technik genetycznych. W ten sposób wiarygodny wynik testu można otrzymać w kwadrans, a nie kilka godzin.

– Patrząc na liczbę publikacji, które się pokazują w ostatnich czasach, ta liczba wzrasta wręcz wykładniczo. Również patrząc na firmy, które są zainteresowane biosensorami, to kwoty, które są prognozowane, i kwoty przeznaczone na rozwój biosensorów notują bardzo wysoki wzrost, rzędu kilkudziesięciu procent. Zarówno w przemyśle spożywczym, jak i farmaceutycznym czy biotechnologicznym będą one stosowane do monitorowania produkcji – przekonuje  prof. dr hab. inż. Elżbieta Malinowska.

Biotechnologia i nowoczesne rolnictwo to jeden z największych obszarów zastosowania biosensorów. Zespół naukowców z Wydziału Rolnictwa, Żywności i Środowiska Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie opracował metodę wykrywania oznak „stresu roślin” – reakcji na niesprzyjające warunki, w wyniku której obniża się zdolność fotosyntezy. Wykorzystując inżynierię genetyczną, zespół wprowadził do ziemniaków gen zakodowany w białku fluorescencyjnym, które informuje o poziomie wysoce reaktywnych cząsteczek, których akumulacja oznacza reakcję na stres. Bioczujnik został skierowany do chloroplastu, który jest odpowiedzialny za fotosyntezę. Naukowcy byli następnie w stanie monitorować światło emitowane z bioczujników i określić początkową fazę reakcji roślin na stres.

Według Research and Markets światowy rynek bioczujników osiągnie do 2028 roku przychody sięgające niemal 42 mld dol., podczas gdy w 2020 roku było to niemal 23 mld dol.