حسگرهای شیمیایی و زیستی

● حسگرها (Sensors):
حسگرهای شیمیایی و حسگرهای زیستی از مورد علاقه ترین شاخه های شیمی تجزیه مدرن می باشند. این موضوع را می توان از روی حجم مطالعات انجام گرفته و همچنین تنوع روشها و تکنیکهای بکارگرفته شده در این زمینه، نتیجه گرفت. این امر خصوصا به خاطر مطالبات و نیازهای جدیدی است که در تشخیص های طبی، تجزیه های محیطی، تجزیه مواد غذایی و نظارت بر تولید برخی فرآورده ها به وجود آمده است. به عنوان نمونه حسگرها می توانند در تشخیص داروهای غیر مجاز، مواد سمی و عوامل جنگهای شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. کنترل عملکرد داروها در بدن، دیگر جنبه کاربردی حسگرهای زیستی است که در سالهای اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در طراحی یک حسگر دانشمندان علوم مختلف نظیر بیو شیمی، بیولوژی، الکترونیک، شاخه های مختلف شیمی (آلی، تجزیه، فیزیک و سطح) و شاخه های فیزیک (مکانیک، نور، ترمودینامیک) حضور دارند.
قسمت اصلی یک حسگر شیمیایی یا زیستی، عنصرحسگر آن می باشد. عنصر حسگر در تماس با یک آشکارساز است. عنصر حسگر مسئول شناسایی و پیوند شدن با آنالیت هدف ( گونه مورد نظر) در یک نمونه پیچیده است. سپس آشکارساز، سیگنال های شیمیایی که در نتیجه پیوند شدن عنصر حسگر با آنالیت تولید شده اند، به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل می کند.
زیست حسگرها بر اجزای بیولوژیکی نظیر آنتی بادی ها تکیه دارند. آنزیم ها، گیرنده ها (Receptor) یا کل سلول ها می توانند به عنوان عنصر حسگر مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر می توان یک عنصر حسگر را برای آنالیت هایی پیدا کرد که برای آنها گیرنده های طبیعی وجود ندارند تا با آنها پیوند شوند.
● ساختار کلی یک حسگر
یک حسگر ایده آل باید خصوصیات زیر را داشته باشد:
۱) سیگنال خروجی باید متناسب با نوع و میزان آنالیت مورد نظر باشد.
۲) بسیار اختصاصی نسبت به آنالیت عمل کند.
۳) قدرت تفکیک و گزینش پذیری بالایی داشته باشد.(حد تشخیص مناسب)
۴) تکرار پذیری و صحت بالایی داشته باشد.
۵) سرعت پاسخ دهی سریعی داشته اشد (در حد میلی ثانیه)
۶) گستره خطی دینامیکی مناسب
۷) عدم پاسخ دهی به عوامل مزاحم محیطی نظیر دما، محیط شیمیایی، pH و قدرت یونی محیط
و ... .
برای مولکول های آنالیت هدف کوچک نظیر یونهای معدنی، گیرنده های مصنوعی (سنتزی) اغلب می توانند از طریق طراحی مناسب و سنتزهای شیمیایی تهیه شوند. این موضوع ممکن است اگر آنالیت بزرگ باشد و یا مولکول خیلی پیچیده باشد، مشکل می باشد. برای رفع این مشکل می توان از تکنیکهایی نظیر سنتز لیگاندهای تقلید کننده زیستی برای پروتئین ها با استفاده از شیمی پیوندی یا ایجاد گیرنده های طراحی شده بوسیله الگو برداری (Imprint) با آنالیت هدف کمک گرفت.

حسن باقری