糖尿病患者は指を刺して血液を採取し、試験紙に一滴垂らして血糖値測定器に挿入します。数秒後、測定器に血糖値が表示されます。これがバイオセンサーです。バイオセンサーは、生物学的認識要素と物理的な変換器を組み合わせて標的分子を検出します。認識要素は、酵素、抗体、またはDNA鎖などです。変換器は、生物学的相互作用を測定可能な信号に変換します。

バイオセンサーには様々な種類があります。グルコースモニターのような電気化学センサーは、電流や電圧の変化を測定します。光学センサーは、蛍光や色の変化を測定します。圧電センサーは、質量の変化を測定します。それぞれ感度、速度、コストの面で利点があります。グルコースモニターは、数億人が使用する、最も商業的に成功したバイオセンサーです。

その応用範囲は糖尿病にとどまりません。バイオセンサーは食品や水中の病原体を検出し、環境汚染物質を監視し、血液中の薬物やバイオマーカーをスクリーニングします。ウェアラブルバイオセンサーは心拍数、酸素飽和度、汗の化学組成を追跡し、埋め込み型バイオセンサーは血糖値を継続的にモニタリングし、インスリンを自動的に放出します。

課題は安定性です。生体分子は、特に管理された実験室環境外では、時間の経過とともに劣化します。バイオセンサーは、現実世界において、室温で、血液一滴の中で、訓練を受けていないユーザーによって確実に機能しなければなりません。これは高度なエンジニアリング技術を要するものです。しかし、それが成功すれば、人々の生活を変える可能性を秘めています。