حسگرهای پلاستیکی ارزان برای کنترل سلامت

به گزارش سرویس علم و فناوری جی‌پلاس، گروهی از محققان دانشگاه کمبریج و دانشگاه علم و صنعت شاه عبدالله عربستان، حسگر ارزان‌قیمتی از جنس پلاستیک نیمه‌رسانا تولید کرده‌اند که از آن می‌توان در تشخیص یا کنترل بیماری‌ از قبیل تشخیص عوارض جراحی یا بیماری‌های عصبی استفاده کرد. این حسگر، میزان متابولیت‌های حیاتی مانند لامتات یا گلوکز را در عرق، اشک، بزاق یا خون اندازه‌گیری می‌کند.

زمانی که این حسگر در یک دستگاه تشخیصی به کار رود، می‌تواند بعضی شرایط مربوط به سلامت را سریع، با قیمت ارزان و با دقت بالایی کنترل کند. این دستگاه جدید طراحی بسیار ساده‌تری نسبت به حسگرهای موجود دارد و با توجه به سطح سلولی به کار رفته در آن، امکان کنترل محدوده وسیع‌تری از بیماری‌ها را دارد.

محققان از پلاستیک‌های نیمه‌رسانا در سلول‌های خورشیدی و وسایل الکترونیکی قابل انعطاف استفاده می‌کنند اما هنوز کاربرد آن در موضوعات زیستی گسترده نشده است. آنها در کار خود با محدودیت‌هایی در حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی معمول روبرو می‌شوند که آنزیم‌ها را به عنوان موادی حساس به کار می‌برند.

در حسگرهای معمول، ارتباط میان الکترود حسگر و مواد حساس خیلی کارآمد نیست بنابراین، سیم‌های مولکولی را نیز اضافه کرد تا سیگنال‌ها را تقویت شود. دانشمندان برای ساخت این حسگر از پلیمری مصنوعی به عنوان یک سیم مولکولی استفاده‌اند که به طور مستقیم الکترون‌های تولید شده در فرآیند واکنش‌های الکتروشیمیایی را می‌پذیرد.

زمانی که این مواد در تماس با مایعی مانند عرق، اشک یا خون قرار می‌گیرد، یون‌ها و بوی آنها را جذب کرده و با این مایع ادغام می‌شود. این فرآیند در مقایسه با حسگرهای قبلی که از الکترودهای فلزی ساخته شده‌اند، حساسیت بسیار بالایی دارند.

علاوه بر این، زمانی که حسگرها به مدارهای پیچیده‌تری مانند ترانزیستورها متصل می‌شوند، سیگنال ایجاد شده تقویت شده و به رغم اندازه کوچک این دستگاه‌ها، به نوسانات کوچک در جمع متابولیت‌ها واکنش نشان می‌دهند. تست‌های اولیه از این حسگرها به منظور اندازه‌گیری میزان لاکتات مورد استفاده قرار گرفته است. لاکتات در تناسب اندام یا کنترل بیماران بعد از عمل جراحی به کار می‌رود.

اما محققان معتقدند که این حسگر را می‌توان با ترکیب آنزیم مناسب به منظور تعیین متابولیت‌هایی چون گلوکز یا کلسترول به راحتی تغییر داد. همچنین، میزان غلظتی را که این حسگر قادر به تعیین آن باشد، می‌توان با تغییر هندسه دستگاه تنظیم کرد.

این حسگرهای جدید از آنجایی که از فلزاتی چون طلا یا پلاتین ساخته نشده‌اند، با قیمت ارزان‌تری تولید شده و بسیار قابل انعطاق هستند به طوری که استفاده از آنها در دستگاه‌های و فناوری‌های پوشیدنی را تسهیل می‌کنند. محققان با ساخت این حسگرها در نظر دارند که فعالیت متابولیکی سلول‌های بدن انسان را اندازه‌گیری و کنترل کنند.