سنسورهایی از نوع ذرات بیولوژیک

در سالهای اخیر کاربردهای زیست‌ فناوری و پزشکی فناوری میکرو ونانو (که معمولا از آن به عنوان سیستم‌های میکروی الکتریکی مکانیکی پزشکی یا زیست‌ فناوری‎(BioMEM) 1‏ نام برده می‌شود) به‌صورت فزاینده‌ای رایج شده است و کاربردهای وسیعی همچون تشخیص و درمان بیماری و مهندسی بافت پیدا کرده است. در حین این که تحقیقات و گسترش فعالیت در این زمینه هم چنان به قوت خود باقی است، بعضی از این کاربردها تجاری هم می‌شود. در این مقاله پیشرفت‌های اخیر در این زمینه را مرور کرده و خلاصه‌ای از جدیدترین مطالب در حوزه ‏BioMEM ‎‏ را با تمرکز روی تشخیص و حسگرها ارائه می‌شود.‏

بیوسنسور‌ها
در کاربردهای بسیاری در پزشکی، تحلیل محیطی و صنایع شیمیائی نیاز به روشهایی جهت حس کردن مولکولهای زیستی کوچک وجود دارد. حس‌های بویایی و چشایی ما دقیقا همین کار را انجام می‌دهد و سیستم ایمنی بدن میلیونها نوع مولکول مختلف را شناسائی می‌کند. شناسائی مولکولهای کوچک تخصص بیومولکولها است، لذا اینها شیوه جدید و جذابی برای ساخت سنسورهای خاص را پیش رو قرار می‌دهد. دو مولفه اساسی در این راستا وجود دارد. المان شناساگر و روش‌هایی برای فراخوانی زمانی که المان شناساگر هدف خودش را پیدا می‌کند. اغلب المان شناساگر تحت تاثیر منبع زیست‌ فناوری تغییر نمی کند. مشکل اصلی در این کار طراحی یک واسطه مناسب به یک وسیله بازخوانی بزرگ است.
از آنتی بادی‌ها به صورت گسترده به عنوان بیوسنسور استفاده می‌شود. آنتی بادی‌ها بیوسنسورهای پیشتاز در طبیعت است، به همین دلیل توسعه تستهای تشخیصی با استفاده از آنتی بادیها، یکی از زمینه‌های بسیار موفق در بیوفناوری است. شاید آشناترین مثال تست ساده‌ای است که برای تعیین گروه خونی استفاده می‌شود.
بوسنسورهای گلوکز از موفق ترین بیوسنسورهای موجود در بازار است. بیماران مبتلا به دیابت نیاز به شیوه‌های مرسوم جهت پایش سطح گلوکز خود دارد. سنسورهای قابل کاشت و غیر تهاجمی در حال توسعه است، اما در حال حاضر در دسترس‌ترین شیوه بیوسنسور دستی است که یک قطره از خون را تحلیل می‌کند.


تعریف ‏BioMEM
‏ از زمان آغاز سیستم‌های ‏MEM‏ در اوایل دهه 1970، اهمیت کاربردهای پزشکی این سیستم‌های مینیاتوری درک شد. ‏BioMEM‏‌ها در حال حاضر یک موضوع بسیار مهم است که تحقیقات بسیاری در زمینه آن انجام شده است و کاربردهای پزشکی مهم بسیاری دارد. در حالت کلی می‌توان ‏BioMEM‏‌ها را به عنوان "دستگاه‌ها ( وسایل) یا سیستم‌هایی ساخته شده با روش‌‌های الهام گرفته شده از ساخت در ابعاد میکرو /نانو، که برای پردازش، تحویل 2، دستکاری3، تحلیل یا ساخت ذرات 4 شیمیائی و بیولوژیک استفاده می‌شود"، تعریف کرد. این وسایل و سیستم‌ها همه واسطه‌های علوم زندگی و ضوابط پزشکی با سیستم‌های با ابعاد میکرو و نانو را شامل می‌شود. حوزه‌های تحقیقات و کاربردها در ‏BioMEM‏ از تشخیص بیماری‌ها مانند میکرو آرایه‌های پروتئینی و‏DNA، تا مواد جدیدی برای ‏BioMEM، مهندسی بافت، تغییر و اصلاح5 سطح، ‏BioMEM‏‌های قابل کاشت، سیستم‌هائی برای رهایش دارو و.... را شامل می‌شوند. وسایل و سیستم‌های فشرده‌ایی که از ‏BioMEM‏‌ها استفاده می‌کنند، به عنوان "آزمایشگاه روی یک چیپ"6 و سیستم‌های تحلیل تمام میکرو‏TAS ) ‎‏ ‏‎µ‎‏ یا ‏‎(micro-TAS ‎‏ 7 نیز شناخته می‌شود. شکل (1) شماتیک رسم شده از قسمت‌های کلیدی حوزه‌های تحقیقاتی را نشان می‌دهد.‏