A bioérzékelő egy analitikai eszköz, amely biológiailag aktív alkotórészeket használ egy célanyag (pl. egy vírus, vagy a vér valamely összetevője) jelenlétének és koncentrációjának meghatározásához. A legközismertebb példa egy ilyen eszközre a hordozható vércukor érzékelő, amellyel a cukorbetegségben szenvedők már a 90-es évek óta otthon is tuják mérni a vérük glükóz koncentrációját, mindössze egy csepp vérből. A bioérzékelőket megkülönböztethetjük az általuk érzékelési folyamathoz használt biológiai anyag funkciója szerint (enzimatikus érzékelők, élő-sejt alapú érzékelők, nukleitod érzékelők, immunoérzékelők), vagy a jelátalakító típusa szerint is (pl. elektrokémiai érzékelők, optikai érzékelők stb.). Jellemzően kis mintamennyiségekkel dolgoznak és mára egyre elterjedtebbek a terepi (point-of-care) diagnosztikára is alkalmas, hordozható, kézi konstrukciók is.
A kis térfogatú (párszor
10-100 ml) minták kezelése és mozgatása mára önálló
szakterületet képez, amit mikrofluidikának nevezünk. A mikrofluidikai
rendszerek magukba foglalják a csatornahálózatot (nagyságrendileg 1 mm – 10 um
terjedő dimenziókkal), a pumpa és szeleprendszereket, valamint a velük összeintegrált
különböző mérőrendszereket vagy reaktorokat is.
Ezeket a nagyfokú integráltsággal rendelkező, egy chip vagy kazetta
felületén kialakított komplex rendszereket szokás chiplaboratóriumi eszközöknek
(angolul Lab-on-a-Chip, LoC) is nevezni, mivel akár csak pár cm2
felületű chipen képesek több olyan mintakezelési funkciót is megvalósítani (pl.
reagensek keverése, alkotóelemek szeparációja, hőmérséklet stabilizálás,
különböző mérések stb.), amit a múltban klasszikusan egy laborban csak több,
különálló berendezéssel lehetett.
A LoC eszközök mellett ma már önálló területet képeznek a mikroreaktor chipek.
Ezekben az eszközökben kis térfogatú, kiválóan szabályozható (pl. reagensek
keverése, hőmérséklet profil kialakítása) reaktorcellákat hoznak létre kémiai
reakciók végrehajtásához. Az ilyen eszközöket ma már intenzíven használják
gyógyszeripari fejlesztések során.
Mikrofludikai technológiák használatával a szervek egyes funkcióinak
modellezésére szolgálnak az úgynevezett Organ-on-a-Chip (OoC) eszközök. A
chipekben megvalósított fizikai hatások vagy kémiai reakciók a szervek
működésének jobb megértését tehetik lehetővé.
A bioérzékelők és chiplaboratóriumi eszközök kutatás-fejlesztése egy rendkívül komplex, multi-diszciplináris (több szakterületet átölelő) tudományterület. Bioérzékelős projekteken nem ritka, hogy orvosok, biológusok, vegyészmérnökök, villamosmérnökök, egészségügyi mérnökök, gépészmérnökök és informatikusok dolgoznak együtt az eszköz megvalósításán. Az egészségügyi mérnök képzés multi-diszciplináris jellege miatt magába integrálja mindazokat a felsorolt szakterületeket, amelyek jártassága szükséges lehet egy ilyen fejlesztési projekthez, így jó választás lehet bárkinek, aki érdeklődik a tudományterületek határfelületein zajló kutatások iránt, bármelyik alap diszciplínából is érkezzen.
A BME-VIK-en két tanszéken is folytatnak aktív, évtizedekre visszanyúló fejlesztéseket a bioérzékelők és LoC eszközök terén. Az Elektronikus Eszközök Tanszékén Dr. Ender Ferenc, az Elektronikai Technológia Tanszéken Dr. Bonyár Attila és Dr. Sántha Hunor témavezetése alatt lehet különböző témákban csatlakozni a projektekhez. Külső együttműködő intézmények és cégek: MTA-EK-MFA Nanobioszenzorika Lendület Kutatócsoport (Vezető: Dr. Horváth Róbert) és BioMEMS Kutatócsoport (Vezető: Dr. Fürjes Péter), Szerves Kémia és Technológia Tanszék, Szerves Kémia csoport (vezető: Dr. Poppe László), Spinsplit Kft (vezető: Dr. Ender Ferenc).
Az Elektronikus Eszközök Tanszék témáinak bemutatása