فناوری زیست حسگر، در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتراست.یک حسگر زیستی در حقیقت شامل یک حسگر کوچک و ماده بیولوژیک تثبیت شده بر آن می باشد.

از آنجا که حسگرهای زیستی ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول های زیستی می باشند، امروزه از آنها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، پایش محیط زیست، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره می گیرند.در واقع این حسگرها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول های زیستی می باشند.حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بوها و طعم های مختلف می پردازد و یا سیستم ایمنی بدن که میلیون ها نوع مولکول مختلف را شناسایی می کند، نمونه هایی از حسگرهای زیستی طبیعی می باشند.

حسگرهای زیستی ابزارهای کمکی و جایگزینی به شمار می روند که می توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد زیستی، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده، با آنها واکنش دهند و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی ایجاد نمایند.

زیست حسگرها چه کاربردهایی دارند؟

بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی در تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است. زیست‌ حسگرها در مهم‌ ترین کارایی خود به عنوان یک دستگاه سنجش شیمیایی که به وسیله آن می ‌توان مولفه‌ های شیمیایی و زیستی را شناخت یا نسبت به آن‌ ها واکنشی نشان داد، شناخته می ‌شوند.

اما حسگرهای زیستی از بخش‌های گوناگونی تشکیل شده‌ است؛ مهم ‌ترین بخش‌ های زیست‌ حسگر شامل قطعه زیستی و یک قطعه الکترونیکی است که سیگنال را شناسایی و منتقل می کند. مواد گوناگونی ممکن است به عنوان عنصر زیستی در یک حسگر زیستی استفاده شود که از مهم ‌ترین آن‌ ها می ‌توان به اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ‌ها، آنزیم ‌ها و پادتن‌ ها اشاره کرد.

حسگرهای زیستی مبتنی بر پادتن، حسگرهای ایمنی نیز نامیده می‌شوند.هم­چنین انواع پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، برش‌های بافتی، میکروارگانیسم‌ها و اندامک‌ها نیز در زیست‌حسگرها به کار می‌ روند.

سیگنال تولیدشده هنگام تعامل حسگر زیستی با پذیرنده، ممکن است الکتریکی، نوری یا حرارتی باشد.سپس با استفاده از مبدل مناسب به یک معیار الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می‌شود.

حسگرهای زیستی تجهیزات بسیار ارزشمندی برای اندازه گیری و انجام طیف وسیعی از آنالیزها از جمله ترکیبات آلی، گازها و باکتری‌ها هستند.یکی از مهم‌ ترین ویژگی نانوحسگرها، کارایی بالا ضمن سازگاری با طبیعت و آسیب اندک برای محیط زیست است.تجهیزاتی که بر مبنای این فناوری تولید می ‌شوند از قابلیت درک سریع، واکنش کارآمد و پاسخ‌ گویی برخوردارند.

نقش فناوری های همگرا در تولید حسگرها

دو فرایند مینیاتورسازی و مجازی سازی موجب پیشرانی همگرایی میان فناوری های زیستی، نانویی، مطالعات و نیز علوم شناختی گردیده و با برانگیختن نوآوری و شتاب یافتن پژوهش و توسعه در بسیاری از گستره ها، موجب پیشرفت های انقلابی و پرشتاب در پزشکی شده اند.

این همگرایی در فناوری ها، ما را در خلق نقاط تماس میان مغزها و کامپیوترها، در رشد نانوفناوری ملکولی، ساخت سلول های تنفسی، پالکت های مکانیکی، فاگوسیت های نانوروبوتی، نانوبوت هایی که می توانند وارد هسته یک سلول شده و مواد ژنتیکی را برداشت کرده و آن را با نسخه ای که فاقد جفت بازهای ناقص هستند و در آزمایشگاه ساخته شده اند را جایگزین نمایند، توانمند خواهند ساخت.

این­گونه پیش بینی می شود که جهان پزشکی از ابرروند در حال تکامل پزشکی باز آفرینشی دچار انقلابی عظیم در عرصه های علوم و فناوری پزشکی و گستره­های بالینی شود.

پزشکی باز آفرینشی که یک گستره کاربردی از فناوری های همگرا و هیجان انگیز در پزشکی ترجمانی است، تلاش می کند که از دستاوردهای رشد فناوری مهندسی بافت برای خلق مدل های آزمایشگاهی سه بعدی بافت ها و ارگان ها به صورت مدل های زیستی زنده و فناوری سلول های بنیادی القا شده در دامنه مراقبت های سلامت یک جابجایی پارادایمی ایجاد کند.بر پایه وزن شواهد فناوری های همگرا این پتانسیل را برای پزشکی بازآفرینشی فراهم خواهند آورد که درمان های نوین، نوآورانه و حتی درمان کامل بیماری هایی را که با شیوه ها و رهیافت های سنتی، راه حلی برای آنها وجود نداشته است را بر جامعه بشری عرضه دارد.

ایران در تولید زیست حسگر چه جایگاهی دارد؟

فناوری و دانش ساخت زیست حسگرها در کشورمان نوپا است و کمتر شناخته شده، اما طی سال های اخیر، گشایش هایی توسط پژوهشگران و فعالان شرکت‌های دانش‌ بنیان صورت گرفته است.

تعدادی از شرکت‌های دانش‌ بنیان کشور با تکیه به تجربه و توانمندی بومی در حوزه فناوری‌ های زیستی، نانو و الکترونیک توانسته‌اند به دستاوردهای قابل توجهی در حوزه ساخت حسگرهای قند خون و اندازه‌ گیری معیارهای زیستی دست پیدا کنند.

از دیگر حوزه هایی که فناوران زیستی، موفق به کسب توفیق هایی در آن شده اند می توان به زیست حسگرهای تشخیص سریع، زیست حسگرهای پوشیدنی برای تشخیص و مقابله با دیابت و حسگر زیستی الکتروشیمیایی ویژه تشخیص بیماری آلزایمر اشاره کرد.

ستادهای توسعه فناوری در معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری از ایده‌ها و نوآوری‌های این حوزه حمایت می‌کند تا فعالان فناور این حوزه بتوانند راه خود را به سوی بازار تجاری پیدا کنند.

مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

#