حسگر نانو جستجوگر ریز نقش در بدن

امروزه با پیشرفت فناوری نانو در سطوح مختلف علمی – پژوهشی و حضور و ظهور گرایش های مختلف و متنوع که تلفیقی از این فناوری هستند، عناوین و اصطلاحات نوینی به دایره المعارف علم افزوده شده است که از یک سو ارتباط خاصی با یکی از علوم مهندسی، پایه یا پزشکی دارند و از سوی دیگر اثر فناوری نانو را بیان می سازند.
وجود مواد بیولوژیک در مقیاس میکروسکوپی از دیرباز مورد استفاده علوم ژنتیک قرار می گرفته است. با شناخت و کشف DNA و RNA و کشف رازهای مستور این زنجیره های حیات، مهندسی ژنتیک پیشرفت قابل ملاحظه ای کرده است. این عناصر امروز نقشی فراتر از پایه های وجودی بدن را ایفا می کنند که مهم ترین آنها حسگر ها هستند.
فناوری نانو، که در تمامی زمینه های علمی – پژوهشی به عنوان هدف جدید شناخته می شود گامی فراتر نهاده و مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاه های مدرن در سطح جهان را به خود مشغول ساخته است. این تفکر سیر نزولی ابعاد و اندازه های عناصر، سیستم ها، دستگاه ها و تجهیزات را به همراه داشته است. که از جمله مهمترین آنها حسگرها هستند.
حسگرهای نانویی با ابعاد منحصر به فرد از یک سو توانایی درک و دریافت حساس ترین تحریکات را دارند و از سوی دیگر با بهرمندی از کیفیت های علمی به عنوان منابع صادق پژوهش ها به شمار می روند. این حساسیت ها، در محیط پر از تحریک و مکانیسم ویژه ای که بر اساس واکنش های بدن عمل می کند، دارای اهمیت خاصی هستند که محققان را در دست یابی به اطلاعات دقیق و مفید یاری می کنند.
حسگر ها الکترونیکی با زیر ساختار مواد معدنی رایج ترین حسگرها هستند که از طرفی دارای ابعاد متنوع و تقریبا قابل تغییر و از سوی دیگر ارزان و مناسب برای کاربرد های مختلف هستند. اما چند نکته وجود دارد که این حسگرها را دچار محدودیت می کند :
۱) در ارتباط با بدن غیرقابل تطبیق هستند.
۲) ابعاد کوچک آنها باز هم نسبت به عناصر پایه بدن، سلول ها، بیوملکول ها و آنزیم ها بزرگ است.
۳) ایجاد اختلات ناشی از ترکیبات شیمیایی یا تغییرات فیزیکی آنها را محدود می سازد.
۴) وجود ذرات سازنده آنها برای بدن خطرناک است.
محققان فناوری نانو بیو را به استفاده از عناصر دیگر به عنوان زیرساختارهای این حسگرها هدایت کرده است و در حسگر های جدیدی به عنوان " نانوبیوحسگر" (NanoBioSensor) نمایان ساخته است .
نانوبیوحسگرها , دستگاه هایی با مقیاس کوچکتر (از حسگرها معمولی) با سیستم مدارات مجتمع که یا به آنالیز و تحلیل مولکول های آلی می پردازند یا با استفاده از ملکول های آلی و آنزیم ها به بررسی ارگان های حیاتی بدن در متمرکزترین حالت می پردازند.
در حالت تئوری، گروهی وسیعی از این نانوچیپ ها شامل ملکول های آلی از جمله پروتئین ها هستند که قادر به انجام عملیات های مختلف (نگهداری داده ها، عملیات خاص و ...) با همراهی کامپیوترهای الکترونیکی هستند.
اما گروه دیگر، که در اندازه های نانویی فعالیت می کنند، تمرکز را به ترمیم، تحریک و تبدیل ساختارهای شیمیایی ملکول های آلی، ژن ها، محیط های آلوده کننده، فضای سمی یا سایر محتویات شمیای بدن معطوف می سازند.
درهرصورت پیشرفت بیوچیپ ها عامل مهم و اثر گذاری در فناوری بیولوژیک داشته است که در دامنه های مختلف ژنوم , پروتومیک و ... گسترش یافته است که دارای دو رویکرد متفاوت هستند:
۱) پیشرفت قابلیت ها در تحقیقات پروتئین شناسی (پروتومیک) و ژن شناسی (ژنوم) که باعث گسترش تعدد نشانگذارهای زیستی در پیوند با بیماری های خاص یا پاسخ های اثر داروها، شده است .
۲) ارائه گزارش هایی که نیاز به کشف سریع و شناخت تهدید عوامل بیماری زا، دارند.
البته این بدان معنی نیست که نیمه رسانا ها از دایره حسگر ها حذف شده اند بلکه این دو تفکر یعنی مواد آلی و مواد معدنی در کنار یکدیگر در حال پیشرفت و رسیدن به نتایج علمی و عملی فروانی هستند. در اکثر آزمایشگاه های مهم مهندسی مواد علاوه بر بررسی Semi-Chip به روش های مدرن Bio-Chip نیز می پردازند.
نانو حسگر ها به تمامی عناصر بیولوژی، عناصر شمیایی و فیزیکی که در محدوده ابعاد نانویی ساخته
می شوند اطلاق می شود. این بدان معنا است که عوامل زیرساختار، مدارات مجتمع، منابع تغذیه و حتی کامپیوتر ها، همه در ایجاد یک حسگر نقش دارند .
قابلیت منحصر به فرد بیوسنسورها در کسب سریع اطلاعات و داده های در شرایط مختلف از تشخیص بیماری تا اعمال عملیات بر روی سلول ها آنها را بعنوان یک منبع صدیق پزشکی قرار داده است.

سید مرتضی زنده باد

منبع : ماهنامه تخصصي مهندسي پزشکي