Биосе́нсор — аналитический прибор, в котором для определения химических соединений используются реакции этих соединений, катализируемые ферментами, иммунохимические реакции или реакции, проходящие в органеллах, клетках или тканях[1]. В биосенсорах биологический компонент сочетается с физико-химическим преобразователем.
Самый известный пример коммерческого биосенсора — это биосенсор для измерения уровня глюкозы в крови, в котором используется фермент глюкозоксидаза для расщепления содержащейся в крови глюкозы. В процессе расщепления фермент сначала окисляет глюкозу и использует два электрона для восстановления ФАД (компонент фермента) в ФАД·Н2, который, в свою очередь, окисляется в несколько ступеней электродом. Результирующий ток пропорционален концентрации глюкозы. В этом случае электрод является преобразователем, а фермент — биоселективным элементом.
С недавних пор массивы из многих различных молекул детектора применяются в так называемых электронных носах, где наборы откликов от детекторов используются для определения веществ. Современные электронные носы, тем не менее, не используют биологический материал (то есть являются хемосенсорами).
Домашняя канарейка, которая применялась шахтёрами для предупреждения об утечке газа, может считаться биосенсором. Многие из современных биосенсоров работают на том же принципе, то есть используют организмы, которые реагируют на значительно меньшие концентрации токсических веществ, чем это делает человек, предупреждая таким образом о присутствии яда. Эти приборы могут использоваться для экологического мониторинга, определения незначительных примесей нефтепродуктов и на сооружениях для очистки сточных вод.
Идея создания биосенсоров восходит опыту проведённому немецким физиологом Максом Кремером в 1906 году, когда он показал, что концентрация кислоты в жидкости пропорциональна электрическому потенциалу, который возникает между частями жидкости, расположенными на противоположных сторонах стеклянной мембраны[3]. Первый биосенсор современного типа сконструировал Леланд Кларк-младший в 1956 году для обнаружения кислорода, позже этот электрод стали называть «электродом Кларка»[3][4]. К 1962 году Кларк продемонстрировал первый амперометрический ферментный электрод для обнаружения глюкозы. В 1969 году Джордж Гильбо и Джозеф Монтальво-младший создали первый потенциометрический биосенсор для обнаружения мочевины. Первый коммерческий биосенсор был разработан в 1975 году компанией Yellow Spring Instruments (YSI)[3].
В зависимости от типа преобразователя, биосенсоры классифицируют на оптические, акустические, калориметрические, термические и электрохимические. Электрохимические биосенсоры, в свою очередь, делят на потенциометрические, амперометрические и кондуктометрические.[5]