بیوسنسورها(حسگرهای زیستی)

بیوسنسورها(حسگرهای زیستی)

امروزه در زمینه‌های مختلفی از جمله پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست و تولید محصولات دارویی و بهداشتی از بیوسنسورها بهره می‌گیرند. این سنسورها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول‌های زیستی می‌باشند. به‌عنوان مثال حواس بویایی و چشایی انسان نمونه‌ای از یک زیست حسگر طبیعی است که به شناسایی بوها و طعم‌های مختلف می‌پردازد. سیستم ایمنی بدن نیز یک زیست حسگر طبیعی است، که میلیون‌ها نوع مولکول مختلف را شناسایی می‌کند.

در حقیقت زیست حسگرها ابزارهای آنالیتیکی هستند که می‌توانند با بهره‌گیری از هوشمندی مواد بیولوژیکی، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده و با آنها واکنش دهند. محصول این واکنش می‌تواند یک پیغام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی باشد.

بیشترین کاربرد زیست حسگرها در تشخیص‌های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است. در حال حاضر بیوسنسورهای گلوکز از موفق‌ترین بیوسنسورهای موجود در بازار هستند که به اندازه‌گیری غلظت گلوکز خون می‌پردازند. در پانکراس بیماران دیابتی به میزان کافی انسولین تولید نمی‌شود. در این گونه موارد برای تنظیم مصرف انسولین، سنجش مداوم میزان گلوکز خون ضروری است. این ابزار به بیماران مبتلا به دیابت کمک می‌کند تا در طول روز به سنجش سطح گلوکز خون خود پرداخته و در زمان‌های مورد نیاز انسولین تزریق کنند.

 

تعریف بیوسنسور

در یک بیوسنسور، عنصر حسگر که به ماده‌ای بیولوژیکی پاسخ می‌دهد، دارای طبیعت بیولوژیکی است. این عنصر باید به نوعی مبدل متصل شود تا یک پاسخ قابل مشاهده با چشم را تولید کند. بیو سنسور به‌طور کلی به احساس و اندازه‌گیری مواد شیمیایی خاصی که ممکن است فیزیولوژیکی نیز باشد، مربوط می‌شوند. معمولا این مواد را سوبسترا می‌نامند، در حالی که واژه‌ی کلی تر آن آنالیت است. یک بیوسنسور را می‌توان به عنوان ابزاری که از تلفیق یک حسگر بیولوژیکی متصل به یک مبدل حاصل می‌شود،تعریف نمود.

بررسی اجزای بیوسنسور

به طور کلی هر بیوسنسور شامل اجزای زیر می‌باشد:

۱-آنالیت

۲-عناصر بیولوژیکی

۳-مبدل

۴-پردازشگر

۵-نمایشگر

 

آنالیت(سوبسترا)

در عمل،هر ماده ای که در یک فرآیند شیمیایی مصرف یا تولید شود،مستعد اندازه گیری با یک بیوسنسوراست.برخی نمونه ها به شرح زیر است:

قندها، اوره، کلسترول، اتانول،گلوتامیک اسید، لاکتیک اسید، فسفات،پ نی سیلین، آسپرین، بسیاری از آمینو اسیدها و …

عناصر بیولوژیکی

اهمیت این اجزا در عملکرد بسیار اختصاصی آن نسبت به سوبسترای خاص است که بدین وسیله از مداخله‌ی مواد مزاحم که موجب عدم کارایی بسیاری از روش‌های اندازه‌گیری است،جلوگیری می‌کند. جزء بیولوژیک ممکن است واکنش سوبسترا را کاتالیز کند(آنزیم)یا به طور انتخابی به سوبسترا متصل شود. استفاده از آنزیم به‌عنوان جزء بیولوژیکی، بیش‌تر از دیگر مواد متداول است.

عناصر بیولوژیکی عامل اصلی گزینش در بیوسنسورها محسوب می‌شوند. این عناصردارای چنان قدرتی هستند که تنها به سوبسترای خاصی متصل می‌شوند و با دیگر سوبستراها واکنشی نشان نمی‌دهند.

چهار دسته‌ی اصلی این مواد به شرح زیرند:

 ۱-آنزیم‌ها

۲-آنتی بادی‌ها

۳-اسید‌های نوکلئیک

۴-گیرنده‌ها

دسته‌های دیگر عبارتند از: میکروارگانیسم‌ها، بافت، سلول، ارگان و…

مبدل

مبدل،تغییر قابل مشاهده(فیزیکی) یا (شیمیایی) را به یک پیغام قابل اندازه گیری،که بزرگی آن متناسب با غلظت ماده یا گروهی از مواد مورد سنجش است،تبدیل می نماید.چنین عملی ازتلفیق دو فرایند متفاوت حاصل می شود.این وسیله ویژگی و حساسیت مواد بیولوژیکی را با قدرت محاسبه گری ریزپردازشگر ترکیب می نماید.

بیوسنسورهادر صنعت غذا:

بیوسنسور آنزیم برای شناسایی ترکیبات غذایی بکار می‌روند. بیوسنسورهای آنزیمی در صنایع غذایی برای تعیین تازگی محصولات به‌کار می‌روند.بافرض اینکه شناسایی آنزیم‌ها و ترکیبات معطر و طعم‌هایی که از مرحله پژمردگی محصول منشأ می‌گیرند امکان پذیر باشد.

پردازشگر

دستگاه های الکترونیکی استاندارد هستند که سیگنال مبدل را قبل از رسیدن به نمایشگر پردازش می‌کنند.

 

کاربردهای بیوسنسورها:

تشخیص های پزشکی، شامل نظارت بر بیمار در درمان های شدید و به طور بالینی

آنالیز محیطی، اول از همه آلودگی آب و کنترل آلودگی آب

کنترل کیفی غذا، مثلا برای تعیین درجه خلوص و تازگی

کنترل فرآیند و امتحان کردن سوبسترا و مصارف دیگر در صنایع دارویی-شیمیایی

آشکارسازی دارو

 

Share this post

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *