2. sepideh Azizisepideh Azizi
:‫عزیزی‬ ‫سپیده‬ ‫تنظیم‬:‫عزیزی‬ ‫سپیده‬ ‫تنظیم‬
:‫انرجانی‬ ‫دکتر‬ ‫خانم‬ ‫راهنما‬ ‫استاد‬:‫انرجانی‬ ‫دکتر‬ ‫خانم‬ ‫راهنما‬ ‫استاد‬
Graduate Adviser Dr.AnarjaniGraduate Adviser Dr.Anarjani
‫مهندسی‬ ‫رشته‬ ‫ارشد‬ ‫کارشناسی‬‫مهندسی‬ ‫رشته‬ ‫ارشد‬ ‫کارشناسی‬
‫بیوتکنولوژی‬ ‫گرایش‬ ‫شیمی‬‫بیوتکنولوژی‬ ‫گرایش‬ ‫شیمی‬))M.scM.sc((

3. •‫از‬ ‫گروهی‬ ‫م‬ِ ‫نا‬ ‫بیوسنسور‬ ‫یا‬ ‫زیستی‬ ‫حسگر‬
‫های‬‌‫ا‬ ‫گون‬ ‫به‬ ‫حسگرها‬ ‫این‬ .‫است‬ ‫حسگرها‬
‫خاص‬ ‫هی‬‌‫ا‬ ‫ماد‬ ‫یک‬ ‫با‬ ‫تنها‬ ‫تا‬ ‫یشوند‬‌‫ا‬ ‫م‬ ‫طراحی‬
‫به‬ ‫واکنش‬ ‫این‬ ‫هی‬‌‫ا‬ ‫نتیج‬ .‫دهند‬ ‫نشان‬ ‫واکنش‬
‫یک‬ ‫که‬ ‫ییآید‬‌‫ا‬ ‫م‬ ‫در‬ ‫مهایی‬‌‫ا‬ ‫پیا‬ ‫ت‬ِ ‫صور‬
‫کند‬ ‫تحلیل‬ ‫را‬ ‫نها‬‌‫ا‬ ‫یآ‬ ‫یتواند‬‌‫ا‬ ‫م‬ ،‫ریزپردازنده‬.
‫مقدمه‬‫مقدمه‬

4. •‫جمله‬ ‫از‬ ‫مختلفي‬ ‫هاي‬ ‫زمينه‬ ‫در‬ ‫امروزه‬
،‫غذايي‬ ‫صنايع‬ ،‫شيميايي‬ ‫صنايع‬ ،‫پزشكي‬
‫محصولت‬ ‫توليد‬ ‫و‬ ‫زيست‬ ‫محيط‬ ‫مانيتورينگ‬
‫مي‬ ‫بهره‬ ‫بيوسنسورها‬ ‫از‬ ‫بهداشتي‬ ‫و‬ ‫دارويي‬
‫جهت‬ ‫توانمند‬ ‫ابزاري‬ ‫سنسورها‬ ‫اين‬ .‫گيرند‬
‫به‬ .‫باشند‬ ‫مي‬ ‫زيستي‬ ‫مولكولهاي‬ ‫شناسايي‬
‫انسان‬ ‫چشايي‬ ‫و‬ ‫بويايي‬ ‫حواس‬ ‫مثال‬ ‫عنوان‬
‫است‬ ‫طبيعي‬ ‫حسگر‬ ‫زيست‬ ‫يك‬ ‫از‬ ‫اي‬ ‫نمونه‬
‫مي‬ ‫مختلف‬ ‫طعمهاي‬ ‫و‬ ‫بوها‬ ‫شناسايي‬ ‫به‬ ‫كه‬
‫زيست‬ ‫يك‬ ‫نيز‬ ‫بدن‬ ‫ايمني‬ ‫سيستم‬ .‫پردازد‬
‫نوع‬ ‫ميليونها‬ ‫كه‬ ،‫است‬ ‫طبيعي‬ ‫حسگر‬
.‫كند‬ ‫مي‬ ‫شناسايي‬ ‫را‬ ‫مختلف‬ ‫مولكول‬

5. •‫ابزارهاي‬ ‫حسگرها‬ ‫زيست‬ ‫حقيقت‬ ‫در‬
‫از‬ ‫گيري‬ ‫بهره‬ ‫با‬ ‫توانند‬ ‫مي‬ ‫كه‬ ‫هستند‬ ‫یآناليتيكي‬
‫تركيباتي‬ ‫يا‬ ‫تركيب‬ ،‫بيولوژيكي‬ ‫مواد‬ ‫هوشمندي‬
.‫دهند‬ ‫واكنش‬ ‫یآنها‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫نموده‬ ‫شناسايي‬ ‫را‬
‫پيغام‬ ‫يك‬ ‫تواند‬ ‫مي‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬ ‫محصول‬
.‫باشد‬ ‫الكتريكي‬ ‫يا‬ ‫و‬ ‫نوري‬ ،‫شيميايي‬

6. •‫زيست‬ ‫كاربرد‬ ‫بيشترين‬
‫هاي‬ ‫تشخيص‬ ‫در‬ ‫حسگرها‬
‫علوم‬ ‫و‬ ‫پزشكي‬
‫در‬ .‫است‬ ‫یآزمايشگاهي‬
‫حاضر‬ ‫حال‬‫بيوسنسورهاي‬
‫ترين‬ ‫موفق‬ ‫از‬ ‫گلوكز‬
‫در‬ ‫موجود‬ ‫بيوسنسورهاي‬
‫اندازه‬ ‫به‬ ‫كه‬ ‫هستند‬ ‫بازار‬
‫خون‬ ‫گلوكز‬ ‫غلظت‬ ‫گيري‬
‫پانكراس‬ ‫در‬ .‫پردازند‬ ‫مي‬
‫ميزان‬ ‫به‬ ‫ديابتي‬ ‫بيماران‬
‫نمي‬ ‫توليد‬ ‫انسولين‬ ‫كافي‬
‫موارد‬ ‫اينگونه‬ ‫در‬ .‫شود‬
‫مصرف‬ ‫تنظيم‬ ‫براي‬
‫مداوم‬ ‫سنجش‬ ،‫انسولين‬

8. ‫بیوسنسور‬ ‫تعریف‬
‫در‬‫یک‬‫بیوسنسور،عنصر‬‫حسگر‬‫که‬‫به‬
‫ماده‬‫ای‬‫بیولوژیککی‬‫پاسکخ‬‫مکی‬‫دهکد،دارا‬
‫ی‬‫طبیعت‬‫بیولوژیکی‬‫است‬‫این‬‫عنصر‬‫ب‬
‫اید‬‫به‬‫نوعی‬‫مبدل‬‫متصل‬‫شود‬‫تا‬‫یک‬
‫پاسخ‬‫قابل‬‫مشاهده‬‫با‬‫چشم‬‫را‬‫تولی‬
‫د‬‫کند‬‫بیو‬‫سنسور‬‫به‬‫طور‬‫کلی‬‫به‬‫ا‬
‫حسکاس‬‫و‬‫اندازه‬‫گیری‬‫مواد‬‫شیمیایکی‬
‫خاصی‬‫که‬‫ممکن‬‫است‬‫فیزیولوژیکی‬‫نیز‬
‫باشد،مربوط‬‫می‬‫شوند‬‫معمول‬‫این‬‫مو‬
‫اد‬‫را‬‫سوبسترا‬‫می‬‫نامند،در‬‫حالی‬‫که‬
‫واژه‬‫ی‬‫کلی‬‫تر‬‫آن‬‫آنالیت‬‫است‬
‫یک‬‫بیوسنسور‬‫را‬‫می‬‫توان‬‫به‬‫عنوان‬

9. : ‫اجزای‬ ‫بررسی‬
‫بیوسنسور‬
‫اجزای‬ ‫شامل‬ ‫بیوسنسور‬ ‫هر‬ ‫کلی‬ ‫طور‬ ‫به‬
:‫باشد‬ ‫می‬ ‫زیر‬
•1) -‫آنالیت‬‫زیستی‬ ‫پذیرنده‬ ‫یا‬ ‫بیورسپتور‬(
•2-‫ساز‬ ‫آشکار‬
•3-‫مبدل‬
•)4( -‫پردازشگر‬
•)5( -‫نمایشگر‬

10. Block Diagram of a
Biosensor :
)a(‫بیوکاتالیست‬
)b(‫مبدل‬
)c(‫آمپلیفایر‬
)d(‫پردازنده‬
)e(‫نمایشگر‬

12. ‫بیولوژیکی‬ ‫عناصر‬
•‫آن‬ ‫اختصاصی‬ ‫بسیار‬ ‫عملکرد‬ ‫در‬ ‫اجزا‬ ‫این‬ ‫اهمیت‬
‫از‬ ‫وسیله‬ ‫بدین‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫خاص‬ ‫سوبسترای‬ ‫به‬ ‫نسبت‬
‫کارایی‬ ‫عدم‬ ‫موجب‬ ‫که‬ ‫مزاحم‬ ‫مواد‬ ‫ی‬ ‫مداخله‬
‫است،جلوگیری‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫روشهای‬ ‫از‬ ‫بسیاری‬
‫واکنش‬ ‫است‬ ‫ممکن‬ ‫بیولوژیک‬ ‫جزء‬ .‫کند‬ ‫می‬
‫انتخابی‬ ‫طور‬ ‫به‬ ‫یا‬ )‫(آنزیم‬ ‫کند‬ ‫کاتالیز‬ ‫را‬ ‫سوبسترا‬
‫به‬ ‫آنزیم‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ .‫شود‬ ‫متصل‬ ‫سوبسترا‬ ‫به‬
‫مواد‬ ‫دیگر‬ ‫از‬ ‫تر‬ ‫بیش‬ ، ‫بیولوژیکی‬ ‫جزء‬ ‫عنوان‬
.‫است‬ ‫متداول‬
•‫در‬ ‫گزینش‬ ‫اصلی‬ ‫عامل‬ ‫بیولوژیکی‬ ‫عناصر‬
‫عناصردارای‬ ‫این‬ .‫شوند‬ ‫می‬ ‫محسوب‬ ‫بیوسنسورها‬
‫خاصی‬ ‫سوبسترای‬ ‫به‬ ‫تنها‬ ‫که‬ ‫هستند‬ ‫قدرتی‬ ‫چنان‬
‫واکنشی‬ ‫سوبستراها‬ ‫دیگر‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫میشوند‬ ‫متصل‬
.‫دهند‬ ‫نمی‬ ‫نشان‬

14. ‫بیوسنسورها‬ ‫بندی‬ ‫طبقه‬
‫بیوسنسورها‬ ‫در‬ ‫گزینش‬ ‫اصلی‬ ‫عامل‬ ‫بیولوژیکی‬ ‫عناصر‬
‫بندی‬ ‫تقسیم‬ ‫گروه‬ ‫پنج‬ ‫در‬ ‫عمدتا‬ ‫که‬ ‫شوند‬ ‫می‬ ‫محسوب‬
:‫میباشد‬ ‫زیر‬ ‫شرح‬ ‫به‬ ‫میگردندکه‬
1-‫ها‬ ‫آنزیم‬
)‫بیوکاتالیتیک‬(
2-‫ها‬ ‫بادی‬ ‫آنتی‬
)‫ایمونولوژیک‬(
3-‫نوکلئیک‬ ‫های‬ ‫اسید‬
)DNA(
4-‫سلولی‬ ‫های‬ ‫گیرنده‬

16. ‫اجزای‬ ‫تثبیت‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫بیولوژیکی‬
•‫جزء‬ ‫پایدار،باید‬ ‫بیوسنسور‬ ‫یک‬ ‫ساخت‬ ‫منظور‬ ‫به‬
‫متصل‬ ‫ها‬ ‫مبدل‬ ‫به‬ ‫خاصی‬ ‫طرز‬ ‫به‬ ‫بیولوژیکی‬
‫را‬ ‫فرآیندی‬ ‫گردد،چنین‬‫تثبیت‬‫منظور‬ ‫این‬ ‫گویند.برای‬
:‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫زیر‬ ‫شرح‬ ‫به‬ ‫روش‬ ‫پنج‬
1‫سطحی‬ ‫-جذب‬4‫عرضی‬ ‫-پیوند‬
2‫سازی‬ ‫-ریزپوشینه‬5‫کووالنسی‬ ‫-پیوند‬
3‫سازی‬ ‫-محبوس‬

17. ‫مبدل‬
‫یا‬ (‫مشاهده)فیزیکی‬ ‫قابل‬ ‫مبدل،تغییر‬
‫اندازه‬ ‫قابل‬ ‫پیغام‬ ‫یک‬ ‫به‬ ‫را‬ (‫)شیمیایی‬
‫یا‬ ‫ماده‬ ‫غلظت‬ ‫با‬ ‫متناسب‬ ‫آن‬ ‫بزرگی‬ ‫گیری،که‬
‫است،تبدیل‬ ‫سنجش‬ ‫مورد‬ ‫مواد‬ ‫از‬ ‫گروهی‬
‫فرایند‬ ‫دو‬ ‫ازتلفیق‬ ‫عملی‬ ‫نماید.چنین‬ ‫می‬
‫ویژگی‬ ‫وسیله‬ ‫شود.این‬ ‫می‬ ‫حاصل‬ ‫متفاوت‬
‫قدرت‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫بیولوژیکی‬ ‫مواد‬ ‫حساسیت‬ ‫و‬
.‫نماید‬ ‫می‬ ‫ترکیب‬ ‫ریزپردازشگر‬ ‫گری‬ ‫محاسبه‬
‫های‬ ‫مبدل‬ ‫از‬ ‫بیوسنسورها‬ ‫بیشتر‬
.‫اند‬ ‫شده‬ ‫ساخته‬ ‫الکتروشیمیایی‬

18. ‫نمود‬ ‫بندی‬ ‫تقسیم‬ ‫زیر‬ ‫انواع‬ ‫به‬ ‫میتوان‬ ‫را‬ ‫ها‬ ‫:مبدل‬

19. ‫نتیجه‬
•‫حساسیت‬ ،‫کوچک‬ ‫اندازه‬ ‫با‬ ‫سیستمی‬ ‫بیوسنسور‬
‫بال‬‫و‬‫مورد‬ ‫آنالیت‬ ‫میتواند‬ ‫که‬ ‫بوده‬ ‫حمل‬ ‫قابل‬
‫های‬ ‫نمونه‬ ‫در‬ ‫کم‬ ‫بسیار‬ ‫درغلظتهای‬ ‫نظررا‬
‫طراحی‬ ‫در‬ ‫عامل‬ ‫دو‬ .‫کند‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫بیولوژیک‬
:‫میکند‬ ‫ایفا‬ ‫نقش‬ ‫مناسب‬ ‫بیوسنسور‬ ‫یک‬
ο‫که‬ ‫جامد‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫بیورسپتور‬ ‫تثبیت‬ ‫مناسب‬ ‫روش‬
‫و‬ ‫حساسیت‬ ،‫عمر‬ ‫طول‬ ‫افزایش‬ ‫موجب‬‫آن‬ ‫پایداری‬
.‫میگردد‬
ο‫مناسب‬ ‫مبدل‬ ‫.انتخاب‬

20. ‫و‬ ‫دقت‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫ها‬ ‫بیوسنسور‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫روش‬ ‫حساسیت‬‫به‬ ‫مواردی‬ ‫در‬ ‫همچنین‬ ‫‌و‬
‫صرف‬ ‫و‬ ‫پیشرفته‬ ‫وسایل‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ‫عدم‬ ‫دلیل‬
‫تها‬‌ ‫آنالی‬ ‫تشخیص‬ ‫برای‬ ‫زیاد‬ ‫هزینه‬ ‫و‬ ‫زمان‬
‫کم‬ ‫امکانات‬ ‫با‬ ‫مراکز‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫کوچک‬ ‫مراکز‬ ‫در‬
‫روشها‬ ‫این‬ .‫دارد‬ ‫کاربرد‬ ‫نیز‬ ‫منزل‬ ‫در‬ ‫حتی‬ ‫و‬
‫برخی‬ ‫مکانیسم‬ ‫شناخت‬ ‫در‬ ‫توانند‬ ‫می‬
‫و‬ ‫تشخیص‬ ‫امر‬ ‫در‬ ،‫اختللت‬ ‫و‬ ‫بیماریها‬
‫شناسایی‬ ‫و‬ ‫آنها‬ ‫عوارض‬ ‫و‬ ‫بیماریها‬ ‫درمان‬
‫نیز‬ ‫و‬ ‫آنها‬ ‫آورنده‬ ‫وجود‬ ‫به‬ ‫های‬ ‫زمینه‬ ‫و‬ ‫علل‬
،‫داروسازی‬ ‫نظیر‬ ‫مرتبط‬ ‫علوم‬ ‫سایر‬ ‫در‬
‫و‬ ‫دارورسانی‬ ‫پیشرفته‬ ‫های‬ ‫سامانه‬

21. ‫و‬ ‫پزشکی‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫بیوسنسور‬ ‫برای‬ ‫مختلفی‬ ‫کاربردهای‬
:‫شود‬ ‫می‬ ‫اشاره‬ ‫ذیل‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫متصور‬ ‫بالین‬
(...... ‫و‬ ‫دیابت‬ ،‫سرطان‬ ) ‫بیماریها‬ ‫ودرمان‬ ‫تشخیص‬ ◊
‫دیابت‬ ،‫سرطان‬ )‫ژن‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫بیماریها‬ ‫تشخیص‬ ◊
(...... ‫و‬
‫بیماریزا‬ ‫عوامل‬ ‫تشخیص‬ ◊
‫کشف‬ ،‫آنها‬ ‫متابولیتهای‬ ‫و‬ ‫داروها‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ◊
‫آنها‬ ‫فعالیت‬ ‫ارزیابی‬ ‫و‬ ‫جدید‬ ‫داروهای‬
‫نمونه‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫ی‬ ‫آنالیتها‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫و‬ ‫ارزیابی‬ ◊
‫بیولوژیک‬
‫سریع‬ ‫تستهای‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫بیماریها‬ ‫سریع‬ ‫تشخیص‬ ◊
‫یا‬Point-of- care،‫بودن‬ ‫ارزان‬ ‫و‬ ‫سرعت‬ ‫تستها‬ ‫این‬ ‫ویژگی‬

22. ‫زمینه‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫بیوسنسور‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫اخیر‬ ‫های‬ ‫سال‬ ‫در‬
‫همانند‬ ‫است‬ ‫داشته‬ ‫چشمگیری‬ ‫پیشرفت‬ ‫مختلف‬ ‫های‬
:
•‫بنزن‬ ‫آلكيل‬ ‫ميزان‬ ‫بررسي‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫بيوسنسور‬ ‫كاربرد‬
‫زيست‬ ‫محيط‬ ‫در‬ ‫خطي‬
•‫هاي‬ ‫فراورده‬ ‫كيفيت‬ ‫دركنترل‬ ‫بيوسنسورها‬ ‫كاربرد‬
‫ماهي‬
•‫روی‬ ‫نانومتریك‬ ‫فلورسانس‬ ‫بیوسنسورهای‬ ‫كاربرد‬
‫سرطان‬ ‫تشخیص‬ ‫برای‬
•‫ميكرو‬ ‫فناوري‬ ‫پزشكي‬ ‫و‬ ‫فناوري‬ ‫ت‬‌ ‫زيس‬ ‫كاربردهاي‬
‫و‬‫مهاي‬‌ ‫سيست‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫آن‬ ‫از‬ ‫ل‬ً ‫ا‬ ‫معمو‬ ‫كه‬ ‫نانو‬

23. ‫منابع‬‫منابع‬
www.irbme.ir
www.lsbu.ac.ir/biosensor
‫آزمایشگاهی‬ ‫علوم‬ ‫و‬ ‫پزشکی‬ ‫مهندسی‬ ‫ ماهنامه‬
www.chemistmag.com - ‫شیمیدان‬ ‫مجله‬
‫گیاهپزشکی‬۱۱۰
and ....