زیست حسگر‌ها چگونه آینده پزشکی را متحول می‌کنند/ نگاهی به جایگاه ایران در بکارگیری این تکنولوژی

به گزارش مجله خبری نگار،  فناوری زیست حسگر، در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتراست. یک حسگر زیستی در حقیقت شامل یک حسگر کوچک و ماده بیولوژیک تثبیت شده بر آن می‌باشد.

از آنجا که حسگر‌های زیستی ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول‌های زیستی می‌باشند، امروزه از آن‌ها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، پایش محیط زیست، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و ... بهره می‌گیرند. در واقع این حسگر‌ها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول‌های زیستی می‌باشند. حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بو‌ها و طعم‌های مختلف می‌پردازد و یا سیستم ایمنی بدن که میلیون‌ها نوع مولکول مختلف را شناسایی می‌کند، نمونه‌هایی از حسگر‌های زیستی طبیعی می‌باشند.

حسگر‌های زیستی ابزار‌های کمکی و جایگزینی به شمار می‌روند که می‌توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد زیستی، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده، با آن‌ها واکنش دهند و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی ایجاد نمایند.

زیست حسگر‌ها چه کاربرد‌هایی دارند؟

بیشترین کاربرد حسگر‌های زیستی در تشخیص‌های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است. زیست حسگر‌ها در مهم‌ترین کارایی خود به عنوان یک دستگاه سنجش شیمیایی که به وسیله آن می‌توان مولفه‌های شیمیایی و زیستی را شناخت یا نسبت به آن‌ها واکنشی نشان داد، شناخته می‌شوند.

اما حسگر‌های زیستی از بخش‌های گوناگونی تشکیل شده است؛ مهم‌ترین بخش‌های زیست حسگر شامل قطعه زیستی و یک قطعه الکترونیکی است که سیگنال را شناسایی و منتقل می‌کند. مواد گوناگونی ممکن است به عنوان عنصر زیستی در یک حسگر زیستی استفاده شود که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اسید‌های نوکلئیک، پروتئین ها، آنزیم‌ها و پادتن‌ها اشاره کرد.

حسگر‌های زیستی مبتنی بر پادتن، حسگر‌های ایمنی نیز نامیده می‌شوند. هم­چنین انواع پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، برش‌های بافتی، میکروارگانیسم‌ها و اندامک‌ها نیز در زیست‌حسگر‌ها به کار می‌روند.

سیگنال تولیدشده هنگام تعامل حسگر زیستی با پذیرنده، ممکن است الکتریکی، نوری یا حرارتی باشد. سپس با استفاده از مبدل مناسب به یک معیار الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می‌شود.

حسگر‌های زیستی تجهیزات بسیار ارزشمندی برای اندازه گیری و انجام طیف وسیعی از آنالیز‌ها از جمله ترکیبات آلی، گاز‌ها و باکتری‌ها هستند. یکی از مهم‌ترین ویژگی نانوحسگرها، کارایی بالا ضمن سازگاری با طبیعت و آسیب اندک برای محیط زیست است. تجهیزاتی که بر مبنای این فناوری تولید می‌شوند از قابلیت درک سریع، واکنش کارآمد و پاسخ گویی برخوردارند.

نقش فناوری‌های همگرا در تولید حسگر‌ها

دو فرایند مینیاتورسازی و مجازی سازی موجب پیشرانی همگرایی میان فناوری‌های زیستی، نانویی، مطالعات و نیز علوم شناختی گردیده و با برانگیختن نوآوری و شتاب یافتن پژوهش و توسعه در بسیاری از گستره ها، موجب پیشرفت‌های انقلابی و پرشتاب در پزشکی شده اند.

این همگرایی در فناوری ها، ما را در خلق نقاط تماس میان مغز‌ها و کامپیوترها، در رشد نانوفناوری ملکولی، ساخت سلول‌های تنفسی، پالکت‌های مکانیکی، فاگوسیت‌های نانوروبوتی، نانوبوت‌هایی که می‌توانند وارد هسته یک سلول شده و مواد ژنتیکی را برداشت کرده و آن را با نسخه‌ای که فاقد جفت باز‌های ناقص هستند و در آزمایشگاه ساخته شده اند را جایگزین نمایند، توانمند خواهند ساخت.

این­گونه پیش بینی می‌شود که جهان پزشکی از ابرروند در حال تکامل پزشکی باز آفرینشی دچار انقلابی عظیم در عرصه‌های علوم و فناوری پزشکی و گستره­های بالینی شود.

پزشکی باز آفرینشی که یک گستره کاربردی از فناوری‌های همگرا و هیجان انگیز در پزشکی ترجمانی است، تلاش می‌کند که از دستاورد‌های رشد فناوری مهندسی بافت برای خلق مدل‌های آزمایشگاهی سه بعدی بافت‌ها و ارگان‌ها به صورت مدل‌های زیستی زنده و فناوری سلول‌های بنیادی القا شده در دامنه مراقبت‌های سلامت یک جابجایی پارادایمی ایجاد کند. بر پایه وزن شواهد فناوری‌های همگرا این پتانسیل را برای پزشکی بازآفرینشی فراهم خواهند آورد که درمان‌های نوین، نوآورانه و حتی درمان کامل بیماری‌هایی را که با شیوه‌ها و رهیافت‌های سنتی، راه حلی برای آن‌ها وجود نداشته است را بر جامعه بشری عرضه دارد.

ایران در تولید زیست حسگر چه جایگاهی دارد؟

فناوری و دانش ساخت زیست حسگر‌ها در کشورمان نوپا است و کمتر شناخته شده، اما طی سال‌های اخیر، گشایش‌هایی توسط پژوهشگران و فعالان شرکت‌های دانش بنیان صورت گرفته است.

تعدادی از شرکت‌های دانش بنیان کشور با تکیه به تجربه و توانمندی بومی در حوزه فناوری‌های زیستی، نانو و الکترونیک توانسته‌اند به دستاورد‌های قابل توجهی در حوزه ساخت حسگر‌های قند خون و اندازه گیری معیار‌های زیستی دست پیدا کنند.

از دیگر حوزه‌هایی که فناوران زیستی، موفق به کسب توفیق‌هایی در آن شده اند می‌توان به زیست حسگر‌های تشخیص سریع، زیست حسگر‌های پوشیدنی برای تشخیص و مقابله با دیابت و حسگر زیستی الکتروشیمیایی ویژه تشخیص بیماری آلزایمر اشاره کرد.