Диабетик прокалывает палец, наносит каплю крови на тест-полоску и вставляет ее в глюкометр. Через несколько секунд глюкометр показывает уровень глюкозы. Это биосенсор. Он сочетает в себе биологический элемент распознавания с физическим преобразователем для обнаружения целевой молекулы. Элементом распознавания может быть фермент, антитело или нить ДНК. Преобразователь преобразует биологическое взаимодействие в измеримый сигнал.

Биосенсоры бывают разных типов. Электрохимические датчики, такие как глюкометры, измеряют изменения тока или напряжения. Оптические датчики измеряют флуоресценцию или изменения цвета. Пьезоэлектрические датчики измеряют изменения массы. Каждый из них имеет преимущества в чувствительности, скорости и стоимости. Глюкометр — наиболее коммерчески успешный биосенсор, используемый сотнями миллионов людей.

Области применения биосенсоров выходят далеко за рамки диабета. Биосенсоры обнаруживают патогенные микроорганизмы в пище и воде. Они отслеживают загрязняющие вещества в окружающей среде. Они проводят скрининг лекарств и биомаркеров в крови. Носимые биосенсоры отслеживают частоту сердечных сокращений, насыщение крови кислородом и химический состав пота. Имплантируемые биосенсоры непрерывно контролируют уровень глюкозы и автоматически высвобождают инсулин.

Главная сложность заключается в стабильности. Биологические молекулы со временем деградируют, особенно вне контролируемой лаборатории. Биосенсор должен надежно работать в реальных условиях, при комнатной температуре, в капле крови, неподготовленным пользователем. Это сложная инженерная задача. Когда он работает, он меняет жизни.