تاثیر نانوالیاف در توسعه تجهیزات حسگری آنالیز شد - مجله فان پی سی

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، حسگر های زیستی به طور فزاینده ای در حوزه های مختلف مانند صنایع کشاورزی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، آن ها بعلاوه در کنترل محیط زیست، فناوری پزشکی، کالا های مصرفی و فراوری فناوری برچسب سوراخ مایع کاربرد دارند.

یافته های اخیر که در Sensors and Actuators Reports منتشر شده نشان داده است که نانوالیاف الکتروریسی شده (ENFs) قادر به بهبود عملکرد دستگاه های حسگر زیستی هستند.

حسگر زیستی یک دستگاه کوچک است که می تواند وجود یک عامل شیمیایی یا زیستی را تشخیص دهد. تشخیص می تواند براساس توالی نوکلئوتیدی خاصی در ساختار پروتئینی مولکول باشد یا روی یک مدار کاملاً الکترونیکی اعمال گردد.

حسگر های زیستی مورد استفاده در کاربرد های پزشکی، امنیتی و زیست پزشکی به اسم حسگر زیستی شناخته می شوند. این حسگر ها براساس مواد شیمیایی فعال یا مولکول های کوچک ایجاد شده به وسیله موجودات زنده، ایجاد می شوند.

امروزه حسگر های زیستی تقریباً در همه صنایع کاربرد دارند. نظارت بر محیط زیست شرایط محیطی مانند گازها، موادشیمیایی، آلاینده های آب و حتی مواد زیستی را تشخیص می دهند.

از حسگر های زیستی می توان برای تشخیص اولیه بیماری و بهبود درمان ها با تشخیص سریع عوامل زیستی خطرناک در عرض چند دقیقه از بروز آن ها استفاده کرد.

از سوی دیگر، نانوالیاف فناوری است که در طیف وسیعی از کاربرد های الکترونیکی و مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد. این الیاف به گونه ای اصلاح شده اند تا بتوانند جریان الکتریکی را در محدوده دمای خاصی در ساختار منحصر به فرد خود ایجاد نمایند.

چرا باید به عملکرد حسگر زیستی اهمیت دهیم؟

با پیچیده شدن حسگر های زیستی، آن ها به متخصصان پزشکی یاری خواهند کرد. به اسم مثال، هنگام استفاده از الکتروکاردیوگرام (ECG)، یک حسگر زیستی فعال شده به وسیله درمان تشنج الکتریکی (ECT) می تواند به شناسایی بیمارانی که ممکن است در معرض بیماری های قلبی عروقی باشند، یاری کند. با بهبود عملکرد حسگر زیستی، سایر زمینه های استفاده از این فناوری هم پیشرفت هایی را شاهد خواهند بود.

تحقیقات دانشگاهی فعلی چه می گوید؟

در مطالعه مرکانته و همکاران 2021، محققان راه حل های مختلفی را در خصوص افزایش عملکرد حسگر های زیستی با اصلاح سطوح ENF مرور نموده و نانوالیاف را اصلاح نموده اند تا به اسم ماده ای برای حسگر های زیستی استفاده شوند. در این مورد، توانایی نانوالیاف برای عبور جریان به این معنی است که آن ها می توانند به جمع آوری اندازه بیشتری از انواع مختلف ذرات یاری نمایند. این امر آن ها را برای کاربرد هایی در پردازش داده و فراوری سیگنال مجذوب کننده می نماید.

ENF یک ساختار سطحی پیچیده است که به علت فضای عظیم و منافذی که دارد، می تواند برای اهداف مختلف سفارشی گردد و به آن اجازه می دهد پروتئین های خاص اتصال دهنده را متصل نموده و به مولکول های مورد نظر متصل گردد.

این امر باعث می گردد که حسگر ها بتواند ترکیباتی (مانند سطح نمک) را براساس چگونگی اتصال آن ها به الیاف تشخیص داده و شناسایی کند.

ENF ها بعلاوه می توانند به اسم داربست هایی مورد استفاده قرار گیرند که از رشد سایر مواد پشتیبانی می نمایند و باعث تثبیت پروتئین ها و DNA می شوند.

این مولکول های زیستی می توانند مولکول های خاصی را حس نموده و درصورت تشخیص، سیگنال فلورسنت ایجاد نمایند. به طور خاص، وقتی دانشمندان می خواهند حسگر هایی برای تشخیص مولکول های خاص ایجاد نمایند، معمولاً از مواد در مقیاس نانو مانند نانولوله های کربنی استفاده می نمایند.

با این حال، تحقیقات بنیادی و تحقیقات بیشتری باید برای درک بهتر تعامل بین ماتریس نانوالیاف و مولکول های زیستی و بعلاوه تأثیر عوامل ریسندگی الکتریکی بر خواص سطوح زیستی انجام گردد.