حسگرهای ارزان قیمت پلاستیکی برای کنترل سلامتی

به گزارش امیدنیوز به نقل از Science Advances ، این حسگرها می‌توانند مقدار متابولیت‌های حیاتی مانند لاکتات یا گلوکز که در عرق، اشک، بزاق یا خون وجود دارند را اندازه‌گیری کنند.

زمانی که این حسگرها در یک دستگاه تشخیصی، ترکیب شوند، می‌توانند امکان نظارت بر مشکلات سلامتی را سریع، ارزان و دقیق فراهم آورند. همچنین، این دستگاه جدید از طراحی بسیار ساده‌ای برخوردار است و طیف وسیعی از احتمالات را تا سطح سلولی، برای نظارت بر سلامتی ایجاد می‌کند.

دستگاه حاضر توسط گروهی پژوهشی به سرپرستی دانشگاه کمبریج و دانشگاه علم و تکنولوژی King Abdullah ( KAUST ) در عربستان سعودی انجام گرفته است.

پلاستیک‌های نیمه رسانا که در پژوهش کنونی استفاده شدند، عموماً برای استفاده در سلول‌های خورشیدی و ابزار الکترونیکی انعطاف پذیر ساخته می‌شوند، اما هنوز به طور متداول در کاربردهای زیست شناختی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند.

محقق اصلی این پروژه، دکتر آناماریا پاپا، پژوهشگر فوق دکتری در دپارتمان مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی کمبریج توضیح داد: «در این پژوهش، ما بر بسیاری از محدودیت‌های زیست حسگرهای الکتروشیمیایی سنتی غلبه کرده و از آنزیم‌ها به عنوان مواد حسی استفاده کردیم. در زیست حسگرهای سنتی، ارتباطات بین الکترود حسگر و مواد حسی کارآمدی زیادی ندارد، بنابراین ضروری بود تا سیم‌های مولکولی برای تسهیل و تسریع سیگنال‌ها افزوده شود.»

پاپا و همکارانش برای ساخت حسگرشان از یک پلیمر تازه ساخته شده در کالج امپریال استفاده کردند که مانند یک سیم مولکولی عمل کرده و مستقیما، الکترون‌های تولید شده در حین واکنش‌های الکتروشیمیایی را می‌پذیرد. زمانی که این ماده با مایعی مانند عرق، اشک یا خون تماس حاصل کند، یون‌ها را جذب کرده، متورم شده و با مایع ادغام می‌گردد. این امر سبب ایجاد حساسیت بالاتر در مقایسه با حسگرهای سنتی ساخته شده از الکترودهای فلزی می‌شود.

به علاوه، زمانی که این حسگرها در مدارهای پیچیده‌تری مانند ترانزیستورها قرار می‌گیرند، سیگنال‌ها تقویت شده و علی‌رغم اندازه کوچک دستگاه‌ها، به نوسانات بسیار کوچک در غلظت متابولیت‌ها پاسخ می‌دهد.

تست‌های اولیه این حسگرها برای اندازه‌گیری سطوح لاکتات استفاده شد که در کاربرد‌های فیتنس یا نظارت بر بیماران پس از جراحی، مفید است. به گفته پژوهشگران، این سنسور می‌تواند به راحتی و با به‌کارگیری آنزیم مناسب، برای شناسایی دیگر متابولیت‌ها از جمله گلوکز یا کلسترول، تنظیم شود. طیف غلظتی که حسگر می‌تواند تشخیص دهد را می‌توان با تغییر هندسه دستگاه تنظیم کرد.

پاپا از تحقیق خود نتیجه گرفته است: «این نخستین باری است که امکان استفاده از یک پلیمر پذیرنده الکترون به وجود آمده که می‌تواند برای بهبود ارتباطات با آنزیم‌ها تنظیم شود و امکان تعیین مستقیم یک متابولیت را فراهم می آورد. این امر که تاکنون مستقیما قابل انجام نبوده، مسیرهای جدیدی را در زیست حسگرها ایجاد کرده است. در این روش می‌توان مواد را برای تعامل با یک متابولیت خاص تنظیم نمود که منجر به ایجاد حسگرهای حساس‌تر و انتخابی‌تر می‌گردد.»