نانو چیپ های خود رهیاب و ساختار حسگرهای بیومدیسین و حسگرهای نانو بیوسنسور بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: در بخش نظامی و امنیت ملی احتیاج به نانو چیپ های خود رهیاب و حسگرهای بسیار حساسی است که بتوانند به صورت گسترده توزیع شوند تا به کمک آنها بتوان تشعشعات و بیوسمهای زیستی را در مواقع ضرروری مورد بررسی قرار داد. در زمینه پزشکی نیاز به حسگرهای بسیار حساسی به صورت آزمایشگاههایی بر روی تراشه است که بتوانند کوچکترین علائم نشان دهنده سرطان را شناسایی کنند.
در صنایع هوافضا احتیاج به نانو چیپ ها خود رهیاب و نانوحسگرهایی است که در بدنه هواپیماها به عنوان سیستم هشداردهنده ثابت قرار بگیرند و مشخص کنند که چه زمانی هواپیما احتیاج به تعمیرات دارد.
در صنایع اتومبیل میتوان از نانو چیپ ها و نانوحسگرها برای مصرف بهینه سوخت استفاده کرد. همچنین در اتومبیلهای گرانقیمت میتوان برای بهبود وضعیت صندلی و وضعیت کنترلهای موجود به تناسب حالتهای مختلف بدن، این نانوحسگرها را مورد استفاده قرار داد. در مرحله بعدی میتوان از آن در فناوری اطلاعات به منظور ترغیب در فراگیر شدن سیستمهای محاسبه گر رایانه های همراه همیشه روشن استفاده کرد.
حسگر زیستی یا بیوسنسور، و حالت Test of care
حسگر زیستی یا بیوسنسور، نام گروهی از حسگرها است. این حسگرها به گونهای طراحی میشوند تا تنها با یک مادهی خاص واکنش نشان دهند. نتیجه ی این واکنش به صورتِ پیامهایی در میآید که یک ریزپردازنده، میتواند آنها را تحلیل کند. از این حسگرها برای آشکارسازی و تعیین مقدار گونه ها در سیستمهای زیستی استفاده میشود.
این حسگرها از سه بخش تشکیل شده اند:
الف( پذیرنده ی زیستی یا بیورسپتور: یک عنصر زیستی )پادتنها، اسید نوکلئیکها، آنزیمها، سلولها، بافتها و دیگر مادههایِ زیستی( است که میتواند به صورتِ انتخابی تنها با ماده ی خاصی واکنش نشان دهد.
ب( آشکارساز و مبدل: که پس از واکنشِ مادهای خاص با پذیرندههایِ زیستی، وارد عمل میشود و میتواند نوع و مقدار واکنش را با روشهای مختلف فیزیکی-شیمایی مشخص کرده )مثال با بررسی تغییرهای الکتروشیمیایی، نوری، جرمی یا حرارتی قبل و بعد از واکنش( و به وسیله ی سیگنالهای مناسب به پردازنده ارسال کنند.
ج( پردازنده های سیگنال: که عمدتا مسئول نمایش نتایج و انجام محاسبات حسگر هستند.
حسگرهای زیستی طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته اند. از آنجا که حسگرهای زیستی ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکولهای زیستی هستند، امروزه از آنها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست، تولید
محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره میگیرند.
نکته : حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بوها و طعمهای مختلف میپردازد و یا سیستم ایمنی بدن که میلیونها نوع مولکول مختلف را شناسایی میکند، نمونه هایی از حسگرهای زیستی طبیعی هستند. بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی در تشخیصهای پزشکی و علوم نظامی است.
بیشترین نوع استفاده این سنسور های چند منظوره در علوم نظامی و در علوم پزشکی از جمله تشخیص سریع بیماریها با استفاده از تستهای سریع یاTest of careویژگی این تستها سرعت و ارزان بودن روش آزمایش است.
با ورود علوم و فناوری نانو الکترونیک و میکرو الکترونیک و فراهم شدن امکان ساخت الکترودهایی در مقیاس بسیار کوچک، ساخت حسگرهای نانومتری نیز میسر شد.
این حسگرها به لحاظ دارا بودن سایز نانومتری و کاربردشان درمحیطهای زیستی، نانوبیوسنسور نانوحسگر زیستی نامگذاری شدند. نانوحسگرهای زیستی الکترودهای بسیار کوچکی در اندازهی نانومتری و ابعاد سلولی هستند که از طریق تثبیت آنزیمهای خاصی روی سطح آنها، نسبت به تشخیص گونه های شیمیایی یا بیولوژیک مورد نظر در سلولها حساس شده اند. از این حسگرها برای آشکارسازی و تعیین مقدار گونه ها در سیستمهای بیولوژیک استفاده میشود. این تکنیک، روش بسیار مفیدی در تشخیص عبور بعضی مولکولها از دیواره یا غشای سلولی است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)