تاریخ امروز :
انجمنهای تخصصی علمی  فرهنگی پرشین وی
تبلیغات
نمایش نتایج 1 تا 1 از 1 مجموع
  1. #1
    پیشکسوت خانواده پرشین وی/انجمن موبایل آواتار Nahid
    تاریخ عضویت
    Apr 2011
    موقعیت
    canada
    ارسالها
    2,575

    جعبه افتخارات

    حالت من
    Flirty
    تشکر
    647
    تشکر شده 4,702 بار در 1,942 پست

    پیشفرض بيو سنسور چیست؟

    [برای مشاهده لینک ها باید به خانواده بزرگ پرشین وی بپیوندید. ]
    سنسورهاي زيستي يا Biosensor براي ثبت و دريافت ترکیبی از اجزای زمین با مولفه فیزیکوشیمیایی و آشکارساز اون استفاده ميشه. مثلا سنسورهاي گاز مثل Alcohol Gas Sensor MQ-3 و Carbon Monoxide Sensor - MQ-7 و LPG Gas Sensor - MQ-6 و Methane CNG Gas Sensor - MQ-4 و يا سنسورهاي اثر انگشت(Fingerprint Scanner ) و

    اساسا سيستم بيو سنسور از 3 قسمت تشكيل ميشه
    1)سنسورهاي دريافت عنصر حساس بیولوژیکی (ماده بیولوژیکی (به عنوان مثال بافت ، میکروارگانیسم ، گیرنده های سلولی ، آنزیمها ، آنتی بادی ، اسیدهای نوکلئیک ، مواد بیولوژیک مشتق شده و یا biomimic و غيره

    2) سنسورهاي مبدل یا عنصر ردیاب آثار در مبحث فیزیکوشیمیایی ؛ نوری ، فیزوالکتریک ، الکتروشیمیایی[برای مشاهده لینک ها باید به خانواده بزرگ پرشین وی بپیوندید. ] و غیره)

    3) پردازنده های سیگنال که عمدتا مسئول برای نمایش نتایج و انجام محاسبات هستند
    بیوسنسورها طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخه Biowar و ... را شامل میشود.

    توسعه بیوسنسورها از 1950 با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترود کلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدن گلوکز کمک میکرد از این سنسور 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 NH4++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره در خون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسر متفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون با اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه در سنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده در الکترودهای سنسور صورت می پذیرفت (پتنشیومتریک Potentiometric).

    ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یک COBD یا Chip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوز مصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی دارو Side-Effect بطرز فاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال میشود.

    کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرنده Receptor و آشکارکننده Detector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادی ها، و لایه های لیپید (چربی) مثالهای خوبی برای Receptor هستند.

    وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه (Analyte) به یک سیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورت گرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدلها یا آشکارسازها) مورد استفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، و امپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ای Glass Electrode، الکترود انتخابگر یونی Ion-Selective، و ترانزیستور اثرمیدان حساس یونی Ion-sensitive FET یا ISFET هستند.

    بطورکلی یک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستا Immobilized نظیر یک دسته سلول، یک آنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستم بیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییرات حساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال را سپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل کرد.

    مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاههای اندازه گیری موجود را میتوان بطور خلاصه[برای مشاهده لینک ها باید به خانواده بزرگ پرشین وی بپیوندید. ] بصورت زیر بیان کرد:

    *
    مولکولهای غیرقطبی زیادی در ارگانهای زنده شکل میگیرند که به بیشتر سیستمهای موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورها میتوانند این پاسخ را دریافت کنند.
    *
    مبنای کار آنها بر اساس سیستم بیولوژیکی ایستا Immobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتها ندارند.
    *
    کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورهای امکان پذیر است.


    بيو سنسورها
    سنسورهايي از نوع ذرات بيولوژيک
    در سالهاي اخير كاربردهاي زيست‌ فناوري و پزشكي فناوري ميكرو ونانو (كه معمولا از آن به عنوان سيستم‌هاي ميكروي الكتريكي مكانيكي پزشكي يا زيست‌ فناوري‎(BioMEM) 1‏ نام برده مي‌شود) به‌صورت فزاينده‌اي رايج شده است و كاربردهاي وسيعي همچون تشخيص و درمان بيماري و مهندسي بافت پيدا كرده است. در حين اين كه تحقيقات و گسترش فعاليت در اين زمينه هم چنان به قوت خود باقي است، بعضي از اين كاربردها تجاري هم مي‌شود. در اين مقاله پيشرفت‌هاي اخير در اين زمينه را مرور كرده و خلاصه‌اي از جديدترين مطالب در حوزه ‏BioMEM ‎‏ را با تمركز روي تشخيص و حسگرها ارائه مي‌شود.‏
    بيوسنسور‌ها
    در كاربردهاي بسياري در پزشكي، تحليل محيطي و صنايع شيميائي نياز به روشهايي جهت حس كردن مولكولهاي زيستي كوچك وجود دارد. حس‌هاي بويايي و چشايي ما دقيقا همين كار را انجام مي‌دهد و سيستم ايمني بدن ميليونها نوع مولكول مختلف را شناسائي مي‌كند. شناسائي مولكولهاي كوچك تخصص بيومولكولها است، لذا اينها شيوه جديد و جذابي براي ساخت سنسورهاي خاص را پيش رو قرار مي‌دهد. دو مولفه اساسي در اين راستا وجود دارد. المان شناساگر و روش‌هايي براي فراخواني زماني كه المان شناساگر هدف خودش را پيدا مي‌كند. اClick here to enlarge المان شناساگر تحت تاثير منبع زيست‌ فناوري تغيير نمي كند. مشكل اصلي در اين كار طراحي يك واسطه مناسب به يك وسيله بازخواني بزرگ است.
    از آنتي بادي‌ها به صورت گسترده به عنوان بيوسنسور استفاده مي‌شود. آنتي بادي‌ها بيوسنسورهاي پيشتاز در طبيعت است، به همين دليل توسعه تستهاي تشخيصي با استفاده از آنتي باديها[برای مشاهده لینک ها باید به خانواده بزرگ پرشین وی بپیوندید. ] يكي از زمينه‌هاي بسيار موفق در بيوفناوري است. شايد آشناترين مثال تست ساده‌اي است كه براي تعيين گروه خوني استفاده مي‌شود.
    بوسنسورهاي گلوكز از موفق ترين بيوسنسورهاي موجود در بازار است. بيماران مبتلا به ديابت نياز به شيوه‌هاي مرسوم جهت پايش سطح گلوكز خود دارد. سنسورهاي قابل كاشت و غير تهاجمي در حال توسعه است، اما در حال حاضر در دسترس‌ترين شيوه بيوسنسور دستي است كه يك قطره از خون را تحليل مي‌كند.

    Click here to enlarge
    تعريف ‏BioMEM
    ‏ از زمان آغاز سيستم‌هاي ‏MEM‏ در اوايل دهه 1970، اهميت كاربردهاي پزشكي اين سيستم‌هاي مينياتوري درك شد. ‏BioMEM‏‌ها در حال حاضر يك موضوع بسيار مهم است كه تحقيقات بسياري در زمينه آن انجام شده است و كاربردهاي پزشكي مهم بسياري دارد. در حالت كلي مي‌توان ‏BioMEM‏‌ها را به عنوان "دستگاه‌ها ( وسايل) يا سيستم‌هايي ساخته شده با روش‌‌هاي الهام گرفته شده از ساخت در ابعاد ميكرو /نانو، كه براي پردازش، تحويل 2، دستكاري3، تحليل يا ساخت ذرات 4 شيميائي و بيولوژيك استفاده مي‌شود"، تعريف كرد. اين وسايل و سيستم‌ها همه واسطه‌هاي علوم زندگي و ضوابط پزشكي با سيستم‌هاي با ابعاد ميكرو و نانو را شامل مي‌شود. حوزه‌هاي تحقيقات و كاربردها در ‏BioMEM‏ از تشخيص بيماري‌ها مانند ميكرو آرايه‌هاي پروتئيني و‏DNA، تا مواد جديدي براي ‏BioMEM، مهندسي بافت، تغيير و اصلاح5 سطح، ‏BioMEM‏‌هاي قابل كاشت، سيستم‌هائي براي رهايش دارو و.... را شامل مي‌شوند. وسايل و سيستم‌هاي فشرده‌ايي كه از ‏BioMEM‏‌ها استفاده مي‌كنند، به عنوان "آزمايشگاه روي يك چيپ"6 و سيستم‌هاي تحليل تمام ميكرو‏TAS ) ‎‏ ‏‎µ‎‏ يا ‏‎(micro-TAS ‎‏ 7 نيز شناخته مي‌شود. شكل (1) شماتيك رسم شده از قسمت‌هاي كليدي حوزه‌هاي تحقيقاتي را نشان مي‌دهد.‏


    اصول مورد استفاده
    BioMEM ‎‏ و وسايل مربوط مي‌تواند با سه دسته از مواد ساخته شود كه مي‌توان آنها را به‌صورت زير طبقه‌بندي كرد:
    1- ميكرو الكترونيك و MEM‏‌ها، ‏
    2- مواد پلاستيكي و پليمري مانند Poly dimethylsiloxane (PDMS)‎‏ و ... و Click here to enlarge

    روي مواد گروه اول به صورت گسترده هم از ديدگاه تحقيقاتي و هم از نقطه نظر كاربرد گزارش داده شده است و به صورت متداول و رايج در وسايل و دستگاهها و ‏MEM‏‌ها استفاده قرار گرفته است. پردازش سيگنالهاي ‏BioMEM‏ با استفاده از روش‌هاي پليمري و ليتوگرافي نرم 8 به خاطر سازگار پذيري زيستي زياد و ساخت آسان ، كم هزينه و پيش نمونه سازي سريع9 كه در مورد مواد لاستيكي موجود است، بسيار جذاب است. استفاده از اين مواد براي كاربردهاي عملي به صورت مداوم در حال افزايش است. مواد مربوط به گروه سوم تقريبا بررسي نشده است. اما امكانات جديد و جالب بسياري را ارائه مي‌كند و مرز10جديدي ميان ‏BioMEM‏ و بيو نانو فناوري به وجود خواهد آورد. براي مثال در مهندسي بافت و سلول كه از فناوري ميكرو و نانو الهام گرفته شده است و نيز براي توسعه ابزار و وسايلي براي فهم اعمال و توابع سلولها و بيولوژي سيستم‌ها، استفاده از روش‌‌هاي ساخت ميكرو و نانو براي سنتز و ساخت مستقيم ساختار‌هاي زيست‌ فناوري مانند اندام مصنوعي و وسايل هيبريد11، طيف وسيعي از امكانات و فرصت‌ها را ارائه مي‌كند. كاربردهايي مانند توسعه آرايه‌هاي بر پايه سلول 12، مهندسي بافت و توسعه اندام‌هاي مصنوعي با استفاده از روش‌هاي ساخت در ابعاد ميكرو ونانو[برای مشاهده لینک ها باید به خانواده بزرگ پرشین وی بپیوندید. ] تنها شماري از امكانات بسيار وسيع و مهيج آن است.‏
    ‏‏3- مواد و ذرات بيولوژيك مانند پروتئين‌ها، سلولها و بافتها، ... .‏


    BioMEM‏ و كاربردهاي تشخيصي
    تشخيص بزرگترين و كار شده‌ترين حوزه در ‏BioMEM‏ را تشكيل مي‌دهد. تعداد زياد و فزاينده اي از وسايل ‏BioMEM‏ براي كاربردهاي تشخيصي توسعه يافته است و در طي چند سال اخير به وسيله گروههاي زيادي در مقالات ارائه شده است. روش‌‌هاي طراحي و ساخت اين دستگاهها و نيز حوزه‌هاي كاربردي آنها به صورت قابل ملاحظه اي متفاوت است. به ‏BioMEM‏ براي كاربردهاي تشخيصي گاهي ‏Biochip‏ هم گفته مي‌شود. اين دستگاهها براي تشخيص سلولها، ميكرو ارگانيزمها، ويروس‌ها، پروتئين‌ها،DNA‏ و اسيد نوكلئيك‌هاي مربوطه و مولكول‌هاي كوچك كه از نظر بيوشيميائي مهم است، استفاده مي‌شود.‏

    Click here to enlarge
    ‏ ‏BioMEM‏ و سنسورهاي بيوچيپ‏
    ‏ بيوسنسورها وسايل تحليلي13 است كه يك المان حساس از نظر بيولوژيك را با يك ترانسديوسر فيزيكي يا شيميائي تركيب مي‌كند تا به صورت كمي و انتخابي وجود يك تركيب خاص در يك محيط خارجي داده شده را تشخيص دهد. در طي دهه گذشته، ‏BioMEM‏ به عنوان بيوسنسورها استفاده شد است وبيوچيپ‌هاي حاصل امكان اندازه‌گيري‌هاي سريع، حساس و زمان حقيقي را فراهم مي‌كند. اين سنسورهاي ‏BioMEM‏ مي‌تواند جهت تشخيص سلولها، پروتئينها،‏DNA‏ يا مولكولهاي كوچك مورد استفاده قرار گيرد. بسياري از داده‌هاي ارائه شده تا امروز مربوط به يك سنسور است و اين سنسورها را مي‌توان به فرمت آرايه اي مجتمع نمود. تعداد زيادي روش تشخيصي در بيوچيپ‌ها و سنسورهاي ‏BioMEM‏ استفاده مي‌شوند، شامل : 1- مكانيكي 2- الكتريكي 3- نوري... شكل (2) شماتيك شرايط كليدي تشخيص را كه در سنسور‌هاي ‏BioMEM‏ و بيوچيپ‌ها استفاده مي‌شوند، را نشان مي‌دهد.Click here to enlarge


    ‏BioMEM ‎‏ و تشخيص مكانيكي‏
    ‏ اخيرا از سنسورهاي كانتيلور14 با ابعاد نانو و ميكرو روي يك چيپ براي تشخيص مكانيكي واكنش‌ها و ذرات بيوشيميائي استفاده شده است. همان طور كه در شكل (‏a‏-2) نشان داده شده است، اين سنسورها ( كه ساختار شبيه تخته پرش شنا دارند) را مي‌توان در دو مود به نا مهاي مود سنس فشار و حالت اندازه‌گيري جرم، استفاده كرد. در مود اندازه‌گيري فشار، فعل و انفعال بيوشيميائي به صورت انتخابي روي يك طرف سنسور انجام مي‌شود. تغيير در انرژي آزاد سطح15 باعث تغيير درفشار سطح مي‌شود، كه يك خمش قابل اندازه گيري در سنسور ايجاد مي‌كند. بنابراين تشخيص بدون برچسب16 تركيب بيومولكولي، ممكن مي‌شود. سپس خمش سنسور را مي‌توان به روش نوري ( انعكاس ليزر از سطح سنسور داخل يك دتكتور موقعيت، همانند در يك ‏AFM‏ ) يا به روش الكتريكي( مقاومت پيزو كه در لبه ثابت سنسور قرار داده مي‌شود) اندازه گيري نمود.
    يكي از مزاياي اصلي اين سنسورها، توانائي آنها براي تشخيص تركيبات داراي فعل و انفعال داخلي بدون نياز به افزودن برچسب قابل تشخيص به صورت نوري روي ذرات تركيب شونده، است. در سالهاي اخير پيشرفتهاي چشمگير و جالبي در تشخيص بيوشيميائي با استفاده از سنسورهاي كانتيلور رخ داده است. تشخيص بدون برچسب و مستقيم ‏DNA‏ و پروتئين‌ها به وسيله كانتيلور سيليكوني انجام شده است. (به صورت شماتيكي در شكل (3) نشان داده شده است) هيبريديزاسيون ‏DNA‏ و تشخيص ‏single based mismatch‏ روي لايه‌هاي به‌هم بافته ‏DNA‏ به‌وسيله كانتيلورهائي با يك لايه نازك طلا روي يك سمت آنها، انجام شده است. لايه‌هاي به‌هم بافته ‏DNA، به لايه طلا متصل مي‌شود و زماني كه لايه‌هاي بهم بافته هدف با لايه‌هاي بهم بافته گيرنده تركيب مي‌شوند، خمش كانتيلورها قابل تشخيص است. اين سنسورها را همچنين مي‌توان جهت تشخيص پروتئين‌ها و ماركرهاي سرطان مانند آنتي ژن‌هاي خاص پروستات ( ماده اي كه در سلولهاي مخاطي پروستات پنهان شده است و اClick here to enlarge براي تشخيص سرطان پروستات تست مي‌شود) استفاده نمود كه در شرايط مناسب باليني، در پس زمينه آلبومين سرم انسان در حد ‏ng/ml‏2/0 تشخيص داده شده است. (شكل 4) ‏


    BioMEM ‎‏ و تشخيص الكتريكيClick here to enlarge
    ‏ تكنيك‌هاي تشخيص الكتريكي و الكتروشيميايي تقريبا به صورت معمول و مرسوم در بيوچيپ‌ها و سنسورهاي ‏BioMEM ‎‏ هم مورد استفاده قرار گرفته است. اين روش‌ها وقتي با روش‌هاي تشخيص نوري مقايسه مي‌شود، مي‌تواند قابليت‌هائي نظير انتقال‌پذير بودن و مينياتورسازي را از خود ارائه كند. اگر چه، در پيشرفتهاي اخير در مجتمع سازي مولفه‌هاي نوري روي يك چيپ نيز مي‌تواند وسايل مجتمع كوچكتري توليد كند. بيوسنسورهاي الكتروشيميائي سه نوع پايه را شامل مي‌شوندكه در شكل ‏b‏-2 نشان داده شده است: 1- بيوسنسورهاي آمپرومتريك كه جريان الكتريكي مربوط به الكترونهاي درگير در فرآيندهاي اكسايش را شامل مي‌شود. 2- بيوسنسورهاي پتانسيومتري كه تغيير پتانسيل در الكترودها به خاطر يونها يا واكنش‌هاي شيميائي در يك الكترود را اندازه مي‌گيرد.3- بيوسنسورهاي هدايت‌سنج17 كه تغييرات هدايت وابسته با تغيير در كل محيط يوني بين دو الكترود را اندازه مي‌گيرد. گزارش‌هاي بيشتري روي سنسورهاي آمپرومتريك و پتانسيومتريك به ويژه به خاطر زمينه قاطع و مسلم و ثابت الكترو شيمي گزارش شده است و بسياري از اين سنسورها در مقياسهاي ميكرو و نانو استفاده شده‌اند. مرسومترين نمونه‌هاي بيوسنسورها ي آمپرومتريك از يك واكنش اكسايش ( كاهش) كه آنزيم كاتاليزور آن است،18 استفاده مي‌كنند. ‏Click here to enlarge
    سنسورهاي پتانسيومتريك از اندازه گيري پتانسيل در يك الكترود مرجع نسبت به الكترود ديگر استفاده مي‌كند. متداولترين فرم سنسورهاي پتانسيومتريك ترانزيستورهاي اثر ميداني حساس به يون ‏‎(ISFET)‎‏ يا ترانزيستورهاي اثرميداني شيميائي ‏‎(Chem-FET) ‎‏ است. اين وسايل به عنوان سنسورهاي ‏Ph‏ به صورت تجاري موجود و نمونه‌هاي زيادي از آنها ذكر شده است.
    سنسورهاي پتانسيومتريك با يونو فورز انتخاب كننده يون در ‏PVC‏ 19اصلاح شده، براي تشخيص آناليت‌هاي سرم انسان استفاده شده است. تنفس سلولي و اسيد سازي ناشي از فعاليت سلولها به وسيله ‏ISFET‏‌هاي ‏CMOS‏ اندازه گيري شده است. سنسور پتانسيومتريك با قابليت آدرس دهي نوري ‏LAPS‏ براي تشخيص تغيير در غلظت يون هيدروژن و بنابراين ‏Ph‏ با استفاده از يك وسيله اثر ميداني در سيليكون در حضور نور، استفاده شده است. سنسورهاي پتانسيومتريك با استفاده از سيم‌هاي سيليكوني نانو (همان طور كه به صورت شماتيكي در شكل 6 نشان داده شده است) و نانو تيوب‌هاي كربن به عنوان سنسورهاي اثر ميداني، به مقياس نانو كاهش بعد داده است، براي رسيدن به اين مزيت: بالا بردن حساسيت به خاطر نسبت سطح به حجم بالاتر.
    جمع كردن اين سنسورهاي با ابعاد نانو در آزمايشگاه روي چيپ‌ها مشكلتر است. اما پيشرفتهاي اخير در روش‌هاي توليد از بالا به پايين 20 براي ارائه اينگونه ساختارهاي با ابعاد نانو استفاده شده‌اند. (نشان داده شده درشكل (5))‏
    سنسورهاي پتانسيومتريك در مقياس ميكرو نيز براي انجام تشخيص بدون برچسب هيبريديزاسيون ‏DNA‏ استفاده شده است. اين سنسورها به نحوي در داخل كانتيلورها جاداده شده است كه مي‌توان از آنها داخل كانالهاي ميكرو سيال استفاده نمود. هيبريديزاسيون ‏DNA‏ از طريق اندازه گيري اثر ميداني در سيليكون با بار ذاتي مولكولي روي ‏DNA، با استفاده از يك بافر ‏Poly-L-lysine‏ بعدا تشخيص داده شد.
    سنسورهاي هدايت سنج، تغييرات در امپدانس الكتريكي بين دو الكترود را اندازه مي‌گيرد كه اين تغييرات مي‌تواند در يك واسطه يا در فضاي حجيم21 باشد و مي‌تواند براي تشخيص واكنش و فعل و انفعال بيومولكولي بين ‏DNA، پروتئين‌ها و فعل و انفعال آنتي‌ژن/ آنتي‌بادي يا دفع محصولات متابوليك سلولي استفاده شود. وسايل با ساختار ميكرو22 براي اندازه‌گيري فعاليت نوروني خارج سلولي براي يك مدت طولاني استفاده شده‌ است. روش‌هاي هدايت به خاطر سادگي و سهولت استفاده‌شان جذاب هستند. از آنجا كه يك الكترود مرجع ويژه نياز نيست و براي تشخيص رنج وسيعي از ذرات مانند عوامل ‏biothreat‏ ، مواد بيوشيميائي، سموم و اسيد نوكلئيك‌ها استفاده شده‌اند. سنسورهاي هدايت‌سنج اطلاعات را روي قدرت 23 يوني در الكتروليتها تامين مي‌كند، اگر با غشاي آنزيمها كوپل شود، مي‌توانند خاصيت انتخابي داشته باشد. اين سنسورها براي تشخيص آناليت‌هاي متفاوت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، براي مثال اوره، گلوكزو غيره.‏
    سنسورهاي بر پايه سلول هم دسته مهمي از سنسورها است كه در سالهاي اخير بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از سلولها به عنوان سنسورها روش بسيار جذاب و جالبي براي ساختن دتكتورهاي بيوشيميائي حساس است. ( مطابق شكل 6) سلولهاي سالم با آنزيم‌ها، كانالها و گيرنده‌هاي بسيار حساس و انتخابي آنها، كانديداهاي بسيار جذابي جهت توسعه بيوسنسورها است. مزيت اصلي سلولها به عنوان بيوسنسورها اين است كه سلولها خاصيت انتخابي و ذاتي طبيعي نسبت به مواد شيميائي فعال از نظر بيولوژيكي دارد و مي‌تواند در شرايطي كه از نظر فيزيولوژيك مناسب است، با آناليت‌ها واكنش دهد. تبديل سيگنالهاي سلول سنسور، مي‌تواند با اندازه‌گيري پتانسيل‌هاي سلولي و غشائي، تغييرات امپدانس، فعاليت متابوليك يا به صورت نوري با استفاده از فلورسانس يا لومينسانس به دست آيد. نورونها روي سطوح با ساختار ميكرو پرورش يافته و تغييرات در سيگنالهاي الكتريكي آنها ناشي از در معرض مواد شيميائي مضر و سموم قرار گرفتن، روي يك چيپ اندازه‌گيري شده است.Click here to enlarge
    آزمايشگاه روي يك چيپ و وسايل ميكروفلوئيديك ‏
    آزمايشگاه روي يك چيپ اصطلاحي براي بيان ‏‎µTAS‎‏ است و براي تشريح سنسورها و وسايلي با درجه‌اي از مجتمع‌سازي و گردآوري توابع و كارائي‌هاي 24مختلف، استفاده مي‌شود. مزيت اين وسايل يكجا كردن جابجايي، دستكاري و آماده‌سازي، تركيب كردن، جداسازي، تجزيه سلولي به روش ليزين25 و تشخيص نمونه‌ها است. بسياري از اين وسايل بيش از مرحله تحليل را شامل مي‌شود، براي مثال تشخيص و آماده سازي نمونه، تجزيه سلولي به روش ليزين و ‏PCR، رشد سلول و تشخيص متابوليت‌ها و غيره. نمونه‌هاي زيادي از اين وسايل مجتمع و آزمايشگاه روي يك چيپ‌ها، جهت پردازش و تشخيص سلولها و پروتئينها، ‏DNA‏ و مولكولهاي كوچك گزارش داده شده است. در مورد سلولها، شماتيكي از سيستم‌هاي مجتمع با همه توابع مورد نياز در شكل (7) نشان داده شده است. همه توابعي كه در اين شماتيك نشان داده شده است ، هميشه استفاده نمي شود، بلكه ممكن است فقط بعضي از اين‌ها براي رسيدن به يك هدف خاص جمع شود. الكتروفورز ميكرو موئين روي چيپ مي‌توان جهت جداسازي موادشيميائي و آناليت‌هاي مختلف به كار برد. تعداد زيادي از سنسورهائي كه شرح داده شد مولفه‌هاي اصلي آزمايشگاه روي يك چيپ را تشكيل مي‌دهند. ‏

    اين نكته نيز بايستي مورد توجه قرار گيرد كه تعداد زيادي از مولفه‌هاي مهم يك آزمايشگاه روي يك چيپ مجتمع، تحت توسعه است، شامل دريچه‌ها، المانهاي اندازه‌گيري، المانهاي تجزيه كردن، مخلوط كننده‌ها، ميكرو پمپ‌ها و غيره مي‌شود.

    نتايج و مسيرهاي آيندهClick here to enlarge
    ‏ پيشرفت قابل توجهي در زمينه ‏BioMEM‏‌ها رخ داده است كه تا حدودي در بالا توضيح داده شد. در حال حاضر حوزه‌هاي تحقيقاتي ادغام شده و درقالب نانوبيوتكنولوژي بيان مي‌شود. نمونه‌هاي تجاري ‏BioMEM‏ و بيوچيپ‌ها شامل ميكرو سيالها همچنان به صورت مداوم در حال افزايش است. درست مانند ‏MEMs‏ كه به عنوان فناوري واسط دنياي ماكرو و نانو عمل مي‌كند، ‏BioMEM‏ هم قابليت پروب، اندازه‌گيري و اكتشاف و يابش نانوماشينها در دنياي بيولوژيكال همانند تك سلولها را فراهم مي‌كند. بسياري از كشف‌هاي بزرگ در اين حوزه‌هاي تحقيقاتي و برخي از مسيرها و زمينه‌هاي تحقيقاتي ممكن براي آينده و امكانات به صورت مختصر در زير ليست شده‌ است:‏
    جمع كردن وسايل تشخيص با درماني و پزشكي اختصاصي شده
    BioMEM‏ براي وسايل هيبريد و اعضاي مصنوعي سه بعدي


    BM‏ و ابزار جديد در نانو بيولوژي
    با پيشرفت اين رشته نياز به فناوري و ابزارهايي خواهد بود براي داخل كردن ژن به يك يا تعداد بسيار كمي باكتريو دستكاري خاص مشخصه‌هاي آنها در شبكه‌اي از باكتري‌ها. اين ابزار و سكوها مي‌تواند به وسيله ‏BioMEM‏ و سنسورهاي با ابعاد نانو تكنولوژي دستگاهها و پردازش مربوط به آن پشتيباني و فراهم شود.


    شكل (1): حوزه‌هاي تحقيقاتي كه از جمع كردن سيستمهاي با ابعاد ميكرو و نانو با علوم پزشكي به دست آمده است.
    شكل (2) اجزاي كليدي تشخيص كه در ‏BioMEMو سنسورهاي بيوچيپ استفاده مي‌شود
    شكل (3): تشخيص هيبريديزاسيون بدون برچسب ‏DNA‏ با استفاده از كانتليورهاي ميكرومكانيكي
    شكل (4): تشخيص آنتي ژن مخصوص پروستات با استفاده از ميكروكانتيلورها در شرايط مناسب كلينيكي، كه فشار سطح را به عنوان يك پارامتر وابسته به هندسه نشان مي‌دهد
    شكل (4): يك سنسور پتانسيومتريك نانوسيم براي تشخيص ‏PH
    شكل (5): شماتيك يك سنسور نانو سيم مجتمع
    شكل (7): سكوهاي مجتمع كه قابل استفاده در آزمايشگاه روي چيپ‌ها، به منظور تشخيص سلولها و ميكروارگانيسمها است. مدولهاي مختلفي را مي‌توان براي تشخيص گونه دلخواه با آن تركيب نمود.

    1‏ ‏Biomedical or Biological Micro-Electro-Mechanical Systems
    2‏ ‏delivery
    3‏ ‏manipulation
    4‏ ‏entity
    5‏ ‏modification
    6‏ ‏lab-on-a-chip
    7‏ ‏
    8‏ ‏soft lithography
    9‏ ‏rapid prototyping

    10‏ ‏frontier
    11‏ ‏hybrid devices
    12‏ ‏cell-based
    13‏ ‏analytical
    14‏ ‏cantilever

    15‏ ‏surface free energy
    16‏ ‏lable free
    17‏ ‏condactometric
    18‏ ‏enzyme-catalyzed redox reaction

    19‏ ‏Poly Vinyl Chloride
    20‏ ‏top-down fabrication
    21‏ ‏bulk region
    22‏ ‏micro-fabricated
    23‏ ‏strength
    24‏ ‏fanctionality
    25‏ ‏
    lysing

    خیالت راحــتـــــ . . .
    شکسـ ــــته ها نفرین هم بکـ ــنند ،
    گیرا نیسـ ــت …!
    نـــفرین ،
    ته ِ دل می خـ ــواهد
    دلِ شکسـ ــته هـ ـــم که دیگر
    ســــر و ته ندارد . . .


  2. کاربران : 3 تشکر کرده اند از شما Nahid برای ارسال این پست سودمند:


اطلاعات تاپیک

Users Browsing this Thread

کاربراني که از تاپيک ديدن ميکنند 1 (0 عضو خانواده 1 مهمان عزيز ما)

کلیدواژه های این مبحث

قوانین ارسال

  • نمی توانید موضوع جدید ارسال کنید
  • نمی توانید به موضوعات پاسخ دهید
  • نمی توانید فایل پیوست ضمیمه کنید
  • نمی توانید نوشته خود را ویرایش کنید
  •