بیوسنسور
بیوسنسور یا حسگر زیستی دستگاهی است که مواد بیولوژیکی و شیمیایی موجود در محیط را شناسایی و اندازه گیری می کند.در واقع وسیله‌ای تحلیلی است که یک جزء بیولوژیکی را با یک مبدل فیزیکی ترکیب می‌کند تا یک آنالیت هدف را در یک نمونه شناسایی و مقدار ان را تعیین کند. جزء بیولوژیکی می تواند یک آنزیم، آنتی بادی، اسید نوکلئیک یا سلول باشد که به طور خاص آنالیت هدف را شناسایی کرده و به آن متصل می شود. ، در حالی که جز فیزیکی یک مبدل است که می تواند یک وسیله الکتریکی، نوری یا مکانیکی باشد و پاسخ بیولوژیکی را به یک سیگنال قابل اندازه گیری تبدیل می کند. حسگرهای زیستی به دلیل توانایی آنها در ارائه نتایج سریع و دقیق به طور گسترده در تشخیص پزشکی، نظارت بر محیط زیست و تست ایمنی مواد غذایی استفاده می شوند. حسگرهای زیستی می‌توانند تشخیص سریع و خاص آنالیت‌های هدف را با حجم نمونه کوچک فراهم کنند که این ویژگی آنها را به جایگزینی جذاب برای روش‌های تحلیلی سنتی تبدیل کرده است.
انواع حسگر های زیستی:
انواع مختلفی از حسگرهای زیستی بر اساس اصل انتقال وجود دارد، از جمله حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی، بیوسنسورهای نوری و بیوسنسورهای پیزوالکتریک. حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی از یک سیگنال الکتریکی برای اندازه‌گیری پاسخ بیولوژیکی استفاده می‌کنند، در حالی که حسگرهای زیستی نوری از تغییرات در جذب نور، بازتاب یا انتشار برای تشخیص آنالیت استفاده می‌کنند. بیوسنسورهای پیزوالکتریک از فشار مکانیکی تولید شده از اتصال آنالیت به جزء بیولوژیکی برای تولید سیگنال الکتریکی استفاده می کنند.
براساس نوع جزء بیولوژیکی،انواع مختلفی از حسگرهای زیستی وجود دارد، از جمله حسگرهای زیستی مبتنی بر آنزیم، حسگرهای زیستی مبتنی بر آنتی بادی و بیوسنسورهای مبتنی بر سلول. هر نوع بسته به نوع ماده اندازه گیری شده و میزان حساسیت مورد نظر، مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد.
کاربرد ها:
حسگرهای زیستی طیف وسیعی از کاربردها را در بر میگیرد از جمله:
- 1- تشخیص پزشکی: تشخیص گلوکز، کلسترول، لاکتات و سایر متابولیت ها در خون و سایر مایعات بدن.
- 2- پایش محیطی: تشخیص آلاینده ها و سموم در آب، هوا و خاک.
- 3-غذا و کشاورزی: نظارت بر کیفیت و ایمنی مواد غذایی، آزمایش برای حضور عوامل بیماری زا، و شناسایی آلاینده ها در محصولات کشاورزی.
- 4- پردازش زیستی: نظارت بر فرآیندهای تولید زیستی، مانند تخمیر و کشت سلولی.
- 5- امنیت داخلی: شناسایی عوامل بیولوژیکی و شیمیایی برای اهداف امنیتی و دفاعی.
- 6- تست نقطه مراقبت: تست های تشخیصی سریع و در محل برای بیماری های عفونی و سایر شرایط سلامتی.
- 7- پزشکی ورزشی: نظارت بر سطح لاکتات در ورزشکاران برای بهینه سازی تمرین و عملکرد.
- 8- کشف دارو: غربالگری دارو از نظر اثربخشی و سمیت.
مزایا و چالش ها:
حسگرهای زیستی مزایای زیادی نسبت به روش‌های تحلیلی سنتی دارند، از جمله نتایج سریع که آنها را برای آزمایش در محل ایده آل می کند، حساسیت بالا که به آنها امکان می دهد مقادیر بسیار کمی از مواد هدف را شناسایی کنند، هزینه کم، سهولت استفاده و قابلیت حمل. آنها همچنین می توانند پایش و تجزیه و تحلیل درجا را ارائه دهند که در بسیاری از کاربردها مانند پایش محیطی و تشخیص پزشکی مهم است.
با این حال، چالش‌هایی نیز در ارتباط با توسعه و کاربرد حسگرهای زیستی وجود دارد، مانند پایداری و تکرارپذیری جزء بیولوژیکی، سازگاری اجزای بیولوژیکی و فیزیکی، و اختصاصی بودن حسگر زیستی نسبت به آنالیت هدف.با وجود این محدودیت ها، حسگرهای زیستی به دلیل دقت، سرعت و سهولت استفاده به طور فزاینده ای در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. با پیشرفت های مداوم در بیوتکنولوژی و الکترونیک، این احتمال وجود دارد که حسگرهای زیستی همچنان نقش مهمی در تشخیص و اندازه گیری مواد بیولوژیکی و شیمیایی در سال های آینده ایفا کنند.
در نتیجه، بیوسنسورها یک زمینه به سرعت در حال توسعه با کاربردهای متعدد در زمینه های مختلف هستند. علی‌رغم برخی چالش‌ها، مزایا و پتانسیل‌های حسگرهای زیستی آنها را به فناوری امیدوارکننده‌ای برای آینده علوم تحلیلی تبدیل می‌کند.
