당뇨병 환자는 손가락을 찔러 혈액 한 방울을 측정 스트립에 떨어뜨린 후 측정기에 넣습니다. 몇 초 후, 측정기는 혈당 수치를 표시합니다. 이것이 바로 바이오센서입니다. 바이오센서는 생물학적 인식 요소와 물리적 변환기를 결합하여 목표 분자를 감지합니다. 인식 요소는 효소, 항체 또는 DNA 가닥일 수 있습니다. 변환기는 생물학적 상호작용을 측정 가능한 신호로 변환합니다.

바이오센서는 다양한 형태로 존재합니다. 혈당 측정기와 같은 전기화학 센서는 전류 또는 전압 변화를 측정합니다. 광학 센서는 형광 또는 색 변화를 측정합니다. 압전 센서는 질량 변화를 측정합니다. 각 센서는 감도, 속도 및 비용 측면에서 장점을 가지고 있습니다. 혈당 측정기는 수억 명의 사람들이 사용하는 가장 상업적으로 성공한 바이오센서입니다.

생체 센서의 응용 분야는 당뇨병을 훨씬 넘어섭니다. 생체 센서는 식품과 물에서 병원균을 검출하고, 환경 오염 물질을 모니터링하며, 혈액 내 약물 및 생체 지표를 검사합니다. 착용형 생체 센서는 심박수, 산소 포화도, 땀의 화학적 성분을 추적하고, 이식형 생체 센서는 혈당을 지속적으로 모니터링하고 인슐린을 자동으로 분비합니다.

가장 큰 과제는 안정성입니다. 생체 분자는 시간이 지남에 따라, 특히 통제된 실험실 환경 밖에서는 분해됩니다. 바이오센서는 실제 환경에서, 실온에서, 단 한 방울의 혈액 속에서, 훈련받지 않은 사용자도 안정적으로 작동해야 합니다. 이는 매우 어려운 공학적 과제입니다. 하지만 성공적으로 작동한다면 사람들의 삶을 바꿀 수 있습니다.