بیوسنسور چیست | زیست حسگر چیست ؟ | معرفی انواع بیوسنسورها

بیوسنسور چیست؟

بیوسنسور یا حسگر بیولوژیکی، دستگاهی است که برای تشخیص و اندازه‌گیری ترکیبات بیولوژیکی مانند پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، نوکلئوتیدها، گلوکز، هورمون‌ها و… به کار می‌رود. این حسگرها با استفاده از تغییرات فیزیکی و شیمیایی در پاسخ به ترکیبات مورد نظر، سیگنال الکتریکی یا نوری را تولید می‌کنند که می‌تواند به دستگاه‌های الکترونیکی برای تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات ارسال شود. بیوسنسورها در زمینه‌های پزشکی، صنایع غذایی، کشاورزی، محیط زیست و صنایع داروسازی به کار می‌روند.

اساس بیوسنسور

یک گروه از سیستم های اندازه گیری می باشند و طراحی آنها بر مبنای شناسایی انتخابی آنالیتها بر اساس اجزا بیولوژیک و آشکارسازهای فیزیکی و شیمیایی صورت می پذیرد. یک بیوسنسور در حقیقت شامل یک حسگر کوچک و ماده بیولوژیک تثبیت شده بر آن می باشد. بیوسنسور ها ابزارهای آنالیتیکی بشمار می روند که می توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده ، با آنها واکنش دهند. و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی ایجاد نمایند.

فناوری بیوسنسور

فناوری بیوسنسور در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتر است. از آنجا که بیوسنسورها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول های زیستی می باشند، امروزه از آنها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست ، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره می گیرند.
بیشترین کاربرد بیوسنسور ها در تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است.

بیورسپتور هایی که در بیوسنسور ها مورد استفاده قرار می گیرند به شرح ذیل می باشند:

1. آنزیم
2. آنتی بادی
3. گیرنده های سلولی
4. اسیدهای نوکلئیک
5. میکرو ارگانیسم یا سلول کامل
6. بافت
7. گیرنده های سنتتیک

مزایای بیوسنسور

مزایای بیوسنسور ها بر سایر سیستمهای اندازه گیری موجود استفاده آسان، اغلب بدون نیاز به متخصص، هزینه کم، حساسیت و دقت بالا، انتخاب گری و اختصاصیت عمل بالا عدم نیاز به وسایل پیشرفته و صرف زمان و هزینه زیاد برای تشخیص آنالیت ها در مراکز کوچک و در مراکز با امکانات کم و حتی در منزل نیز کاربرد دارد.

عناصر بیولوژیکی عامل اصلی گزینش در بیوسنسورها محسوب می شوند که عمدتا در چهار گروه تقسیم بندی میگردندکه به شرح زیر می باشد:

1. آنتی بادی
   2.آنزیم
   3.اسید آمینه
2. ساختار های سلولی/ سلول ها

بیوسنسور ها بر اساس نحوه شناسایی آنالیت به دو گروه عمده تقسیم می گردند:

1. بیوسنسورها با اساس شناسایی مستقیم آنتی ژن: که واکنش پذیرنده با آنالیت مستقیما توسط سنسور شناسایی می گردد. عناصر بیولوژیک مورد استفاده در این گروه ، گیرنده های سلولی و آنتی بادی ها می باشند.
2. بیوسنسورها با اساس شناسایی غیر مستقیم آنتی ژن: واکنش پذیرنده با آنالیت به طور غیر مستقیم توسط سنسور شناسایی می گردد. عناصر بیولوژیک مورد استفاده در این گروه ترکیبات نشاندار، مثل آنتی بادیها ی نشاندار شده و یا ترکیباتی با خاصیت کاتالیتیکی مانند آنزیم ها می باشند

۲.روش های تثبیت اجزای بیولوژیکی:
به منظور ساخت یک بیوسنسور پایدار،باید جزء بیولوژیکی به طرز خاصی به مبدل ها متصل گردد، چنین فرآیندی را تثبیت گویند. برای این منظور پنج روش به شرح زیر ارائه شده است:

. 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. بیشتر بیوسنسورها از مبدل های الکتروشیمیایی ساخته شده اند.

مبدل ها را میتوان به انواع زیر تقسیم بندی نمود:

1. مبدل های نوری
   2 . مبدل های الکترو شیمیایی )بیشتر بیوسنسورها از این گونه مبدل ها ساخته شده اند.(
2. مبدل های پیزوالکتریک
3. مبدل های گرمایی

کاربردهای مختلف بیوسنسورها

کاربردهای مختلفی برای بیوسنسور ها در پزشکی و بالین وجود دارد که در ذیل اشاره می شود:

1. تشخیص ودرمان بیماریها ) سرطان، دیابت و…
   2.تشخیص بیماریها در سطح ژن) سرطان، دیابت و …
2. تشخیص عوامل بیماریزا
3. اندازه گیری داروها و متابولیتهای آنها، کشف داروهای جدید و ارزیابی فعالیت آنها
4. ارزیابی و اندازه گیری آنالیتها ی موجود در نمونه بیولوژیک
5. تشخیص سریع بیماریها با استفاده از تستهای سریع با استفاده از پوینت او کر .ویژگی این تست ها سریع و ارزان بودن روش آزمایش است.

منابع بیوسنسور

Bănică, Florinel-Gabriel (2012). Chemical Sensors and Biosensors:Fundamentals and Applications. Chichester, UK: John Wiley & Sons. p. 576. ISBN 9781118354230. 2. Jump up^ Cavalcanti A, Shirinzadeh B, Zhang M, Kretly LC (2008). “Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense” (PDF). Sensors. 8 (5): 2932–2958.doi:10.3390/s8052932. PMC 3675524 . PMID 27879858.
گردآورندگان: سلوا زمان زاده فاطمه کریم زاده احمد بریمی پور

مطالبت مرتبط :

کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | اپتوژنتیک

استفاده از نور UV برای کنترل سیستم ویرایش ژنومی کریسپر