بيوسنسور، كاربرد و طبقه بندي آن

بيوسنسور از دو كلمه بيو (bio)‌ به معني زيست و سنسور (sensor)‌ به معني حسگر تشكيل شده است. 

 ‌فيزيولوژي

بيوسنسور ها در تشخيص هاي پزشكي و علوم آزمايشگاهي مورد استفاده قرار مي گيرند. در حال حاضر بيوسنسورهاي گلوكز از موفق ترين بيوسنسورهاي موجود در بازار هستند كه به اندازه‌گيري غلظت گلوكز خون مي پردازند. در پانكراس بيماران ديابتي به ميزان كافي انسولين توليد نمي‌شود. در اين گونه موارد براي تنظيم مصرف انسولين، سنجش مداوم ميزان گلوكز خون ضروري است. اين ابزار به بيماران مبتلا به ديابت كمك مي كند تا در طول روز به سنجش سطح گلوكز خون خود پرداخته و در زمان هاي مورد نياز انسولين تزريق كنند.‌

 

نحوه كار

در يك بيوسنسور، عنصر حسگر كه به ماده اي بيولوژيكــ پاسخ مي دهد ، داراي طبيعت بيولوژيك است. اين عنصر بايد به نوعي مبدل متصل شود تا يك پاسخ قابل مشاهده با چشم را توليد كند. بيوسنسور به طور كلي به احساس و اندازه گيري مواد شيميايي خاصي كه ممكن است فيزيولوژيك نيز باشد، مربوط مي شوند. معمولا اين مواد را ) substra زير لايه) مي نامند، در حالي كه واژه ي كلي‌تر آن آناليت است. يك بيوسنسور را مي توان به عنوان ابزاري كه از تلفيق يك حسگر بيولوژيك متصل به يك  مبدل  حاصل مي شود، تعريف كرد. مبدل عمل شناسايي را انجام مي دهد،‌آنچه توسط مبدل شناسايي مي شود توسط قسمت رديابي بيولوژيك (بيو رسپتور) جذب مي شود و سپس با عبور مجدد از مبدل سيگنال توليد مي شود.

عملكرد بيوسنسورها كاملا انتخابي است،‌(به يك مولكول يا آناليت خاص پاسخ مي دهند و از واكنش با ساير مواد جلوگيري مي شود.(

 

قسمت هاي مختلف بيوسنسور

1- قسمت رديابي بيولوژيك (بيو رسپتور: ) اين قسمت يكي از مهمترين قسمت هاي  يك بيوسنسور است.

2- مبدل (ترانسديوسر: ) جهت شناسايي از آن استفاده مي شود. مبدل،تغيير قابل مشاهده (فيزيكي يا شيميايي) را به يك پيغام قابل اندازه گيري، كه بزرگي آن متناسب با غلظت ماده يا گروهي از مواد مورد سنجش است، تبديل مي كند.  ‌

3- سيستم خروجي: به منظور توليد سيگنال از آن استفاده مي شود.

شكل1 بلوك دياگرام يك بيوسنسور را نشان مي‌دهد. كاتاليزورهاي حياتي (a)‌، زير لايه را به فراورده تبديل مي كنند. اين واكنش توسط مبدل (b)‌ تعيين مي شود كه آن را به يك سيگنال الكتريكي تبديل مي كند. خروجي مبدل به وسيله تقويت كننده (c)‌ تقويت مي شود و سپس پردازش شده (d)‌ و در نهايت در خروجي (e) نمايش داده مي شود.  ‌

 

طبقه بندي بيوسنسورها

 ‌از نظر ماهيت عملكرد و ساختار بيوشيميايي و بيولوژيك مي توان بيوسنسورها  را به سه دسته كلي تقسيم نمود.

1- بيوكاتاليتيك (مانند آنزيم ها)

2- ايمونولوژيك (مانند آنتي بادي ها)

3- اسيد نوكلئيك (مانند DNA‌)

از نظر نوع تبديلي كه انجام مي‌دهندنيز به چهار دسته تقسيم مي شوند.

 

1- مبدل هاي الكترو شيميايي

مبدل هاي الكتروشيميايي به سه دسته پتانسيومتري  تقسيم مي شوند(اين روش مبتني بر اندازه گيري پتانسيل يك پيل در جريان صفر است.اين پتانسيل با لگاريتم غلظت ماده مورد سنجش متناسب است، (ولتامتري) يك پتانسيل به پيل اعمال مي شود تا اكسايش (يا كاهش) ماده مورد سنجش اتفاق افتد و يك افزايش يا كاهش در جريان پيل ايجاد شود.اين روش به آمپرمتري معروف است و رسانايي سنجي  محلول هاي حاوي يون هادي الكترون هستند.بزرگي اين رسانايي در اثر واكنش شيميايي تغيير مي يابد.رابطه بين رسانايي و غلظت به طبيعت واكنش وابسته است.

 

2- نوري

روش هاي مورد استفاده در بيوسنسورهاي نوري شامل طيف سنجي جذب، طيف سنجي فلورسانس، طيف سنجي انعكاس داخلي،  پراش نور است.

 

3- پيزوالكتريك

اين ابزارها مبتني بر توليد جريان در اثر ارتعاش در يك بلورند. فركانس ارتعاش توسط جرم جذب شده بر روي سطح تحت تاثير قرار مي گيرد.

 

4-  گرمايي يا گرماسنجي

تمام فرايندهاي شيميايي با توليد يا جذب انرژي همراه هستند. اين حرارت را مي توان با يك ترميستور حساس اندازه گيري كرد و آن را به ميزان واكنش نسبت داد

 محسن زمياد – احسان آرا – عليرضا حق نگهدار؛ نفيسه معصومي- مونا اكراد جليلوند، سمينار بيوسنسور

منابع:

En.wikipedia.org‌

www.irbme.ir‌

 www.dezmed.ir‌

www.lsbu.ac.ir/biosensor‌