Biosensoren auf der Basis des Insektengeruchssinns als Routine-Instrument - Eine Machbarkeitsstudie

Abstract

Die Leistungsfähigkeit des kürzlich entwickelten BioFET auf der Basis des Insektengeruchssinns hängt sowohl von den Eigenschaften der Insektenantenne und denen des Feldeffekttransistors als auch von der Güte der bioelektronischen Schnittstelle zwischen Insektenantenne und Feldeffekttransistor ab. Die von Seiten der Insektenantenne notwendigen Voraussetzungen sollen durch einen Vergleich der Tauglichkeit von Insektenantennen zweier verschiedener Insektenarten, dem Kartoffelkäfer (Leptinotarsa decemlineata) und dem Stahlblauen Kiefernprachtkäfer (Phaenops cyanea) für die Messung von Pflanzenschäden in unterschiedlichen Umgebungen veranschaulicht werden. Dabei steht der Abgleich der Eigenschaften der Biokomponenten hinsichtlich ihrer sensorischen Leistungsfähigkeit durch die Anwendung im Vordergrund. Für die praktische Anwendung des Biosensor-Systems im Routineeinsatz sind oftmals noch andere Eigenschaften, wie Verfügbarkeit des Sensorköpfe, zeitliche und räumliche Auflösung der Messungen sowie der Bedarf an Energie und ausgebildeten Arbeitskräften maßgeblich. Diese Parameter können durch Anzuchtbedingungen der Insekten, Lagerbarkeit der Bio- und der Halbleiterkomponente sowie technische Optionen des Biosensor-Systems beeinflusst werden. Die Fertigung eines Biosensors auf der Basis des Insektengeruchssinns nach Kundenwunsch erfordert eine sorgfältige Beschreibung der Sensor-Anwendung, die durch eine gründliche Kenntnis des biologischen Hintergrunds der verwendeten Insekten und der technischen Limitierungen bzw. Optionen von Transducer-Komponente und Biosensor-System ergänzt werden muss. Die Möglichkeit halbautomatischer Fertigungstechniken zur Herstellung der Sensorköpfe werden diskutiert und zukünftiges Entwicklungspotential aufgezeigt. Auf dieser Basis ist die Entwicklung von routinemäßig einsetzbaren Biosensoren auf der Basis des Insektengeruchssinns für die vor-Ort-Analytik von Duftstoffen in vielfältigen Anwendungen möglich.