اصطلاح سنسور یا حسگر را در حوزه الکترونیک بسیار شنیده‌ایم اما وقتی این عبارت با حوزه فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند زیست‌فناوری و الکترونیک پیوند می‌خورد، درک کاربرد و معنا قدری پیچیده میشود. اما در یک تعریف ساده، زیست‌حسگر یا بایوسنسورها، تجهیزاتی هستند که از مبدل و یک عنصر زیستی تشکیل می‌شوند و به درک پدیده‌ها از طریق تبدیل واکنش‌های زیستی به سیگنال اکتریکی یا بالعکس عمل می‌کنند.

بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی در تشخیص‌های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است برای شناخت و درک کاربرد حسگرهای زیستی، دستگاه تشخیص قند خون یکی از کارآمدترین نمونه‌ها از کابرد زیست‌حسگرها در زندگی به شمار می‌رود. حسگرهای زیستی این دستگاه، با انجام واکنش‌های شیمیایی، میزان غلظت گلوکز خون بیماران را اندازه‌گیری و دستگاه این میزان را به نمایش می‌گذارد.

از واکنش‌های زیستی تا سیگنال‌های الکتریکی

در زیست‌حسگرها اندازه‌گیری تغییرات فیزیکی و شیمیایی انجام شده در سطح حسگر زیستی و تبدیل آن به انرژی قابل اندازه‌گیری توسط مبدل انجام می‌شود. از انواع متداول مبدل‌های مورد استفاده در حسگرهای زیستی نیز می‌توان به اندازه‌گیرهای معیارهای شیمیایی اشاره کرد.

این عنصر زیستی که ممکن است یک آنزیم، پادتن یا اسید نوکلئیک باشد. بازخورد و واکنش عنصر زیستی، توسط مبدل به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. حسگرهای زیستی بسته به کاربردهای خاص، به عنوان حسگرهای ایمنی، نشانگرهای شیمیایی، ‌چیپ‌های زیستی و حتی رایانه‌های زیستی کارایی خود را نشان می‌دهند.

زیست‌ حسگرها در مهم‌ترین کارایی خود به عنوان یک دستگاه سنجش شیمیایی که به وسیله آن می‌توان مؤلفه‌های شیمیایی و زیستی را شناخت یا نسبت به آن‌ها واکنشی نشان داد، شناخته می‌شوند.

اما حسگرهای زیستی از بخش‌های گوناگونی تشکیل شده‌ است؛ مهم‌ترین بخش‌های زیست‌حسگر 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 مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اسیدهای نوکلئیک، پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و پادتن‌ها 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 می‌روند.

سیگنال تولید شده 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.

کوچک اما پرکاربرد

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

فناوری و دانش ساخت زیست حسگرها در کشورمان نوپا است و کم‌تر شناخته شده، اما به تازگی توسط پژوهشگران و فعالان شرکت‌های دانش‌بنیان درهایی به سوی این حوزه گشوده شده است.

تعدادی از شرکت‌های دانش‌بنیان کشور با تکیه به تجربه و توانمندی بومی در حوزه فناوری‌های زیستی، نانو و الکترونیک توانسته‌اند به دستاوردهای قابل توجهی در حوزه ساخت حسگرهای قند خون و اندازه‌گیری معیارهای زیستی دست پیداکنند.

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

گزارش از مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

پایان پیام/24