x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

النبات

مواضيع عامة في علم النبات

الجذور - السيقان - الأوراق

النباتات الوعائية واللاوعائية

البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)

الطحالب

النباتات الطبية

الحيوان

مواضيع عامة في علم الحيوان

علم التشريح

التنوع الإحيائي

البايلوجيا الخلوية

الأحياء المجهرية

البكتيريا

الفطريات

الطفيليات

الفايروسات

علم الأمراض

الاورام

الامراض الوراثية

الامراض المناعية

الامراض المدارية

اضطرابات الدورة الدموية

مواضيع عامة في علم الامراض

الحشرات

التقانة الإحيائية

مواضيع عامة في التقانة الإحيائية

التقنية الحيوية المكروبية

التقنية الحيوية والميكروبات

الفعاليات الحيوية

وراثة الاحياء المجهرية

تصنيف الاحياء المجهرية

الاحياء المجهرية في الطبيعة

أيض الاجهاد

التقنية الحيوية والبيئة

التقنية الحيوية والطب

التقنية الحيوية والزراعة

التقنية الحيوية والصناعة

التقنية الحيوية والطاقة

البحار والطحالب الصغيرة

عزل البروتين

هندسة الجينات

التقنية الحياتية النانوية

مفاهيم التقنية الحيوية النانوية

التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها

تصنيع وتخليق المواد النانوية

تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية

الرقائق والمتحسسات الحيوية

المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا

اللقاحات

البيئة والتلوث

علم الأجنة

اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس

الاخصاب

التشطر

العصيبة وتشكل الجسيدات

تشكل اللواحق الجنينية

تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية

مقدمة لعلم الاجنة

الأحياء الجزيئي

مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي

علم وظائف الأعضاء

الغدد

مواضيع عامة في الغدد

الغدد الصم و هرموناتها

الجسم تحت السريري

الغدة النخامية

الغدة الكظرية

الغدة التناسلية

الغدة الدرقية والجار الدرقية

الغدة البنكرياسية

الغدة الصنوبرية

مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء

الخلية الحيوانية

الجهاز العصبي

أعضاء الحس

الجهاز العضلي

السوائل الجسمية

الجهاز الدوري والليمف

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

الجهاز البولي

المضادات الحيوية

مواضيع عامة في المضادات الحيوية

مضادات البكتيريا

مضادات الفطريات

مضادات الطفيليات

مضادات الفايروسات

علم الخلية

الوراثة

الأحياء العامة

المناعة

التحليلات المرضية

الكيمياء الحيوية

مواضيع متنوعة أخرى

الانزيمات

Piezoelectric Biosensors

المؤلف:  John M Walker and Ralph Rapley

المصدر:  Molecular Biology and Biotechnology 5th Edition

الجزء والصفحة: 

21-1-2021

1067

Piezoelectric Biosensors


The piezoelectric effect is due to some crystals containing positive and negative charges that separate when the crystal is subjected to a stress, causing the establishment of an electric field. As a consequence, if this crystal is subjected to an electric field it will deform. An oscillating electric field of a resonant frequency will cause the crystal to vibrate with a characteristic frequency dependent on its composition and thickness and also the way in which it has been cut. As this resonant frequency varies when molecules adsorb on the crystal surface, a piezoelectric crystal may form the basis of a biosensor. Even small changes in resonant frequencies are easy to determine with precision and accuracy using straightforward electronics. Differences in mass, even as small as 1 ng cm–2, can be measured when adsorbed on the sensing surface. Changes in frequency are generally determined relative to a similarly treated reference crystal but without the active biological material. As an example, a biosensor for cocaine in the gas phase may be made by attaching cocaine antibodies to the surface of a piezoelectric crystal.

This biosensor changes frequency by about 50 Hz for a 1 ppb atmospheric cocaine sample and can be reused after flushing for a few seconds with clean air. The relative humidity of the air is important, because if it is too low the response is less sensitive and if it is too high the piezoelectric effect may disappear altogether. Cocaine in solution can be determined after drying such biosensors.

Enzymes with gaseous substrates or inhibitors can also be attached to such crystals, as has been proved by the production of biosensors for formaldehyde incorporating formaldehyde dehydrogenase and for organophosphorus insecticides incorporating acetylcholinesterase.
One of the drawbacks preventing the more widespread use of piezoelectric biosensors is the difficulty in using them to determine analytes in solution. The frequency of a piezoelectric crystal depends on the liquid’s viscosity, density and specific conductivity. Under unfavourable conditions, the crystal may cease to oscillate completely. There is also a marked effect of temperature due to its effect on viscosity. The binding of material to the crystal surface may be masked by other intermolecular effects at the surface and bulk viscosity changes consequent upon even small concentration differences. There is also the strong possibility of interference due to non-specific binding.
Antibody–antigen binding can be determined by measuring the frequency changes in air after drying the crystal. Such procedures, although sensitive, are difficult to reproduce repetitively, as the antibody layer may be partially lost when the antigen is removed. However, oneshot biosensors have been developed, using this principle, for the detection of several food contaminants such as enterobacteria. Piezoelectricity is also utilised in surface acoustic wave (SAW) devices where a set of interdigitated electrodes is microfabricated at each end of a rectangular quartz plate (Figure .). Binding of molecules to the surface affects the propagating wave, generated at one end, such that its frequency is reduced before reception at the other. The sensitivity of these devices is proportional to their frequency and dependent on minimising the interference from non-specific binding.

Figure . A surface acoustic wave (SAW) biosensor.