Ein Diabetiker sticht sich in den Finger, gibt einen Tropfen Blut auf einen Teststreifen und führt diesen in ein Blutzuckermessgerät ein. Wenige Sekunden später zeigt das Messgerät den Blutzuckerwert an. Das ist ein Biosensor. Er kombiniert ein biologisches Erkennungselement mit einem physikalischen Wandler, um ein Zielmolekül zu detektieren. Das Erkennungselement kann beispielsweise ein Enzym, ein Antikörper oder ein DNA-Strang sein. Der Wandler wandelt die biologische Interaktion in ein messbares Signal um.

Biosensoren gibt es in vielen Formen. Elektrochemische Sensoren, wie beispielsweise Blutzuckermessgeräte, messen Strom- oder Spannungsänderungen. Optische Sensoren messen Fluoreszenz oder Farbveränderungen. Piezoelektrische Sensoren messen Massenveränderungen. Jeder Sensortyp bietet Vorteile hinsichtlich Empfindlichkeit, Geschwindigkeit und Kosten. Das Blutzuckermessgerät ist der kommerziell erfolgreichste Biosensor und wird von Hunderten Millionen Menschen genutzt.

Die Anwendungsgebiete reichen weit über Diabetes hinaus. Biosensoren erkennen Krankheitserreger in Lebensmitteln und Wasser. Sie überwachen Umweltverschmutzungen. Sie suchen nach Medikamenten und Biomarkern im Blut. Tragbare Biosensoren erfassen Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung und Schweißzusammensetzung. Implantierbare Biosensoren überwachen kontinuierlich den Blutzuckerspiegel und geben automatisch Insulin ab.

Die größte Herausforderung ist die Stabilität. Biologische Moleküle zersetzen sich mit der Zeit, insbesondere außerhalb eines kontrollierten Labors. Ein Biosensor muss im Alltag, bei Raumtemperatur, in einem Blutstropfen und von einem ungeschulten Anwender zuverlässig funktionieren. Das ist eine anspruchsvolle Ingenieursleistung. Wenn er funktioniert, verändert er Leben.