زیست حسگرهای الکتروشیمیایی چیست؟
زیست حسگرهای الکتروشیمیایی، حسگرهایی هستند که بر اساس تعاملات الکتروشیمیایی بین آنالیت (ترکیبی که می‌خواهیم اندازه‌گیری کنیم) و الکترودها عمل می‌کنند. این حسگرها معمولاً شامل الکترودهای حساس به تغییرات شیمیایی هستند که با تغییرات الکتریکی همراه می‌شوند.
به عنوان مثال، حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توانند در تشخیص بیماری‌ها، اندازه‌گیری سطح گلوکز در خون، تشخیص آلودگی محیط زیست و کنترل فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار بگیرند.
با توجه به ویژگی‌های الکتروشیمیایی این حسگرها، آنها از قابلیت‌هایی مانند حساسیت بالا، دقت، سرعت و قابلیت اندازه‌گیری در زمان واقعی برخوردارند. همچنین، استفاده از این حسگرها می‌تواند هزینه‌های تشخیص و نظارت را نیز کاهش دهد.
زیست حسگرهای الکتروشیمیایی در حوزه‌های مختلفی از جمله پزشکی، زیست‌شناسی، محیط زیست و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حسگرها قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری غلظت یا وجود آنالیت‌های مختلف را دارند.
آنالیت چیست؟
آنالیت به معنای ماده یا ترکیب شیمیایی است که در زیست حسگر الکتروشیمیایی قصد اندازه‌گیری آن را داریم. این ماده می‌تواند یک ترکیب شیمیایی، عنصر، آنتی‌ژن، آنتی‌بادی، آنزیم، پروتئین و یا هر نوع ماده دیگری باشد که مورد بررسی و اندازه‌گیری قرار می‌گیرد. به طور کلی، آنالیت می‌تواند هر نوع ماده‌ای باشد که ما به دنبال اندازه‌گیری آن در نمونه‌ای هستیم.
کاربرد زیست حسگرهای الکتروشیمیایی
در زیر به برخی از کاربردهای این حسگرها در هر یک از حوزه‌های مذکور اشاره می‌کنم:
1. پزشکی:
– اندازه‌گیری سطح گلوکز در خون: زیست حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توانند برای اندازه‌گیری سطح گلوکز در خون استفاده شوند، که در تشخیص و کنترل دیابت بسیار مفید است.
– تشخیص بیماری‌ها: این حسگرها می‌توانند در تشخیص بیماری‌های مختلف مانند سرطان، بیماری‌های قلبی و عروقی، عفونت‌ها و آلرژی‌ها مورد استفاده قرار بگیرند.
2. زیست‌شناسی:
– تشخیص DNA و RNA: زیست حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توانند با استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی، DNA و RNA را تشخیص دهند و اطلاعاتی دربارهٔ ترکیبات ژنتیکی فراهم کنند.
– تشخیص آنزیم‌ها و پروتئین‌ها: این حسگرها می‌توانند برای تشخیص آنزیم‌ها و پروتئین‌ها در نمونه‌های زیستی مورد استفاده قرار بگیرند.
3. محیط زیست:
– تشخیص آلودگی محیط زیست: زیست حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توانند در تشخیص و نظارت بر آلودگی هوا، آب و خاک به کار روند.
– اندازه‌گیری کیفیت آب: این حسگرها می‌توانند به صورت آنلاین و در زمان واقعی کیفیت آب را اندازه‌گیری کنند و اطلاعاتی دربارهٔ آلودگی‌ها و مواد مضر در آب فراهم کنند.
4. صنعت:
– کنترل فرآیندهای صنعتی: زیست حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توانند در کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار بگیرند. به عنوان مثال، در کنترل کیفیت مواد خام و محصولات نهایی استفاده می‌شوند.
استفاده از زیست حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل ویژگی‌های آنها مزایای بسیاری دارد. این حسگرها با استفاده از تعاملات الکتروشیمیایی بین آنالیت و الکترودها، اطلاعات دقیقی دربارهٔ غلظت یا وجود آنالیت مورد نظر ارائه می‌دهند. همچنین، با ویژگی‌های آنها مانند حساسیت بالا، دقت، سرعت و قابلیت اندازه‌گیری در زمان واقعی، استفاده از این حسگرها می‌تواند هزینه‌های تشخیص و نظارت را نیز کاهش دهد.
معرفی چالش طراحی و تولید زیرساخت‌ها و ابزارهای آزمون‌های تشخیص بر بالین (POCT)
در گذشته انجام تستهای آزمایشگاهی صرفاً در آزمایشگاه‌های تشخیصی و با صرف وقت توسط افراد متخصص انجام می‌شد و این امر تشخیص سریع توسط پزشک و شروع درمان را تحت تأثیر قرار می‌داد. در دو دهه گذشته به لطف پیشرفت‌های فناوری تلاش‌های صورت گرفته برای راحت‌تر و سریع‌تر کردن آزمایش‌ها به ثمر نشسته است و موجب معرفی نوعی از تستهای تشخیصی شده است که بدون نیاز به تجهیزات گران‌قیمت آزمایشگاهی و کاربر متخصص، سریع و آسان در کنار بالین بیمار قابل انجام هستند. این نوع تست‌ها که تستهای تشخیص بر بالین یا POCT نامیده می‌شوند؛ در دنیا نوین هستند و تاکنون اغلب انواع ابتدایی آن، مانند دستگاه اندازه‌گیری قند خون به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.
با این‌حال شرکتهای بسیاری در دو دهه گذشته درحال‌توسعه و ارائه محصولات نوین در این حوزه هستند. در این میان پاندمی کووید-۱۹ نیز موجب شد اهمیت و قابلیت‌ها‌ی این سیستم‌ها بیش‌ازپیش موردتوجه قرار بگیرد و شرکتهای بسیاری در تولید و توسعه‌ی این محصولات سرمایه‌گذاری کنند.
در ایران، با وجود ساخت کیت‌های متنوع از نوع تجهیزات پزشکی تشخیصی (IVD)، فناوری ساخت محصولات تشخیص بر بالین به‌قدر کافی توسعه نیافته است و تا به امروز، تنها دستگاه اندازه‌گیری قند خون و تستهای تشخیص سریع برای تعداد محدودی نشانگر هدف در ایران ساخته و تجاری‌سازی شده است. ورود به‌موقع به بازار این محصولات و جبران فاصله به وجود آمده، مستلزم آگاهی از روند توسعه فناوری‌ها و محصولات این حوزه در دنیا و نیازمند سیاست‌گذاری برای توسعه محصولات تشخیص بر بالین در کشور است.
از این‌رو ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و میکرو در برنامه میکرو بر اساس بررسی‌های صورت گرفته در اولین فراخوان خود، حوزه آزمون‌های تشخیص بر بالین را انتخاب کرده است. بدین منظور از صاحبان ایده، محققان، فناوران و شرکتهای دانش‌بنیان و فناور کشور دعوت می‌نماید تا طرح‌های خود را باتوجه‌به شرح نیازمندی و الزامات مطرح شده از طریق سایت innoten.ir ارسال نمایند.
مشاهده چالش طراحی و تولید زیرساخت‌ها و ابزارهای آزمون‌های تشخیص بر بالین (POCT)
نظر شما درباره زیست حسگرهای الکتروشیمیایی در صورتی که نظری درباره این موضوع دارید، خوشحال میشویم آن را با در میان بگذارید. همچنین در صورت تمایل می‌توانید صفحه اینستاگرام اینوتن را دنبال کنید تا از اطلاع رسانی آخرین چالش‌های در حال ثبت نام باخبر شوید.