کلمه جو
صفحه اصلی

حسگر زیستی

فرهنگ فارسی

افزاره‌ای بازکافتی که در ساختمان آن یک عنصر تشخیص زیستی تعبیه شده است


دانشنامه عمومی

حسگر زیستی یا بیوسنسور (به انگلیسی: Biosensor) نامِ گروهی از حسگرها است که به گونه ای طراحی شده اند تا بتوانند تنها با یک مادهٔ خاص واکنش نشان دهند. نتیجهٔ این واکنش به صورتِ پیام هایی در می آید که یک ریزپردازنده می تواند آن ها را تحلیل کند. این حسگرها مختلفند اما جدای از نوعشان، همگی دارای ساز و کاری مشترک اند و در مسیرِ سال های اخیر پیشرفت های زیادی در عرصه های گوناگون داشته اند. طبق تعریف اتحادیه بین المللی شیمی کاربردی و اتحادیه بین المللی شیمی محض (به انگلیسی: IUPAC)، حسگر زیستی عبارت است از مجموعه ابزارهایی که با استفاده از واکنش های بیوشیمیایی خاصی، به واسطه آنزیم های ایزوله، بافت ها، سلول ها یا هر عنصر شیمیایی ماده مورد نظر را، معمولاً به صورت الکتریکی، اُپتیکی، یا گرمایی آشکارسازی می کند. حسگرهای زیستی معمولاً برای به دست آوردن غلظت محلولی (گلوکز خون) و بررسی دی ان ای(به انگلیسی: DNA) به منظور کشف هرگونه نقص ژنتیکی یا ابتلاء به سرطانها در بدو تولد بکار می روند. برای کشف اینگونه اختلالات، در این روش با مقایسه طیف دی ان ای با طیف ناشی از دی ان ای دارای نقص در ترتیب، که منجر به ایجاد سرطان می شود، از بدو تولد می توان از ابتلاء به سرطان یا سایر بیماریهای ژنتیکی اطلاع یافت. حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بوها و طعمهای مختلف می پردازد یا سیستم ایمنی بدن که میلیونها نوع مولکول مختلف را شناسایی می کند، نمونه هایی از حسگرهای زیستیی طبیعی هستند.
نخستین بار مفهوم حسگرهای زیستی، توسط دکتر لیلاند سی. کلارک (به انگلیسی: Dr. Leland C. Clark) در اوایل سالهای ۱۹۶۰ با استفاده از آنزیم الکترود (به انگلیسی: Enzyme Electrode) برای اندازه گیری غلظت گلوکز، برای بیماران دیابتی؛ توسط آنزیم گلوکز اکسیداز(به انگلیسی: Oxidase) معرفی شد. امروزه نیز بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی، در زمینه اندازه گیری گلوکوز است اما با پیشرفت هایی که در زمینه میکروالکتریک و میکرومکانیک (به انگلیسی: Micromechanics) رخ داده، تمرکز زیادی بر روی سیستم های مبتنی بر این دو قرار گرفته است، گاهی تعدادِ حسگرها به بیش از ۱۰۰۰ عدد بر سانتیمتر مربع می رسد. با توجه به دقیق بودن این گونه ابزارها، انتخاب مبدل مناسب و روش مناسب تثبیت دریافتگر زیستی در سطح جامد، موجب افزایش حساسیت و پایداری آن می گردد.
توسعه حسگرهای زیستی از سال ۱۹۶۲ و با ساخت الکترود اکسیژن توسط کلارک در سین سیناتی آمریکا، برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این حسگر همچنین بنام سازندهٔ آن گاهی الکترود کلارک نیز خوانده می شود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدن گلوکز کمک می کرد، از این حسگر برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه با پوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست در کنار الکترودی از جنس یون ان اچ فورپلاس(به انگلیسی: NH4 +)، حسگری ساخته شد که می توانست میزان اوره در خون یا ادرار را اندازه گیری کند. این دو حسگر زیستی از مبدل های متفاوتی در بخش تبدیل سیگنال استفاده می کردند بطوریکه در نوع اول میزان قند خون با اندازه گیری جریان الکتریکی (آمپرومتریک)(به انگلیسی: Amperometric) تولید شده اندازه گیری می شد و در نوع دوم اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی (پتانسیومتریک)(به انگلیسی: Potentiometeric) ایجاد شده در الکترودها صورت می پذیرفت.
حسگرهای زیستی انواع مختلفی دارند؛ اما جدای از نوعشان، همگی دارای عملکرد یکسانند. هر حسگر زیستی شامل دو بخش اصلی است: بخش نخست، عنصر تشخیص دهنده (به انگلیسی: Recognition Element) است که برقراری پیوند شیمیاییِ باهدف را، توسط لیگاند(به انگلیسی: Ligand) میسر می سازد و دومین بخش، انتقال دهنده(به انگلیسی: Transducer) نام دارد، وظیفه این بخش تبدیل سیگنال های دریافت شده است. حسگرهای زیستی دارای دو نوعِ اساسی حسگرهای مستقیم و غیرمستقیم اند.
در حسگرهای زیستیِ مستقیم، هدف بدون هیچ واسطه ای با لیگاند پیوند برقرار کرده و شناسایی می شود. اما در حسگر غیرمستقیم، این کار توسط یک عنصر واسطه انجام می گیرد. سرعت و سادگی حسگرهای مستقیم نسبت به غیرمستقیم بیشتر است، قابلیت استفاده در حالت غیرمستقیم و اندازه گیری تغییرات فیزیکی (خواص اپتیکی، الکتریکی و شیمیایی) از دیگر کاربردها و مزایای نوع مستقیم آن است. عملکرد حسگرهای زیستی نیز به دو نوعِ دیگرِ اپتیکی و مکانیکی بخش بندی می شود، از انواع اپتیکی آن می توان به اس پی آر یا تشدید کننده پلاسمون سطحی(به انگلیسی: Surface plasmon resonance (SPR)) اشاره کرد. سامانه میکرو الکترومکانیکی(به انگلیسی: Microelectromechanical systems (MEMS)) از نوع مکانیکی آن است، برخی از این سامانه در ابعاد نانو نیز کاربردهای فراوانی دارند.
• فناوری حسگر زیستی در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتر و 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، مانیتورینگ محیط زیست، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره می گیرند. حسگرهای زیستی ابزارهای آنالیتیکی بشمار می روند که می توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده، با آنها واکنش دهند؛ و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری یا الکتریکی ایجاد نمایند. بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی در تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است، در حال حاضر حسگرهای زیستیی گلوکز از موفق ترین حسگرهای زیستیی موجود در بازار بوده که برای اندازه گیری غلظت گلوکز خون بیماران دیابتی استفاده می شود. دریافتگرهای زیستی مورد استفاده در این حسگرها بدین ترتیب است:

دانشنامه آزاد فارسی

حِسْگرِ زیستی (biosensor)
ابزاری برای اندازه گیری متغیرهای مهم پزشکی به منظور تشخیص یا کنترل مستقیم درمان، بر پایۀ جریان میکروالکترونیک. نمونه ای از حسگرهای زیستی سطح قند خون را با استفاده از قطره ای از خون در مبتلایان به دیابت اندازه گیری می کند و نتیجه را بعد از چند دقیقه نمایش می دهد.

فرهنگستان زبان و ادب

{biosensor} [مهندسی محیط زیست و انرژی] افزاره ای بازکافتی که در ساختمان آن یک عنصر تشخیص زیستی تعبیه شده است

جدول کلمات

بیو سنسور


کلمات دیگر: