تسهیل چاپ زیست‌حسگرهای گرافنی

تاریخ : ۲۸ اسفند ۱۳۹۶

تعداد بازدید : ۲۶۸

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

زیست‌حسگرهای مبتنی بر سلول، اثر مواد مختلف از جمله داروها را در بدن انسان به صورت برون‌تنی شبیه‌سازی می‌کنند. مواد اولیه گران قیمت و فرایندهای پیچیده تولید الکترودها، موجب هزینه بالای ساخت زیست‌ حسگرها شده است. به تازگی پژوهشگران نوع جدیدی از زیست‌حسگرها با الکترودهایی از جنس گرافن و هزینه‌ای پایین‌تر را توسعه داده‌اند که می‌توانند با سرعت بالایی تولید شوند.

زیست‌حسگرهای مبتنی بر سلول، تغییرات کشت سلولی را از طریق سیگنال‌های الکتریکی اندازه‌گیری می‌کنند. این عمل به وسیله نصب الکترودهایی در داخل پتری‌دیش یا چاهک‌های پلیت چاهک‌دار انجام می‌شود. عملکرد این دستگاه‌ها به این صورت است که اگر ویروس‌های اضافه شده به محیط، یک لایه سلولی پیوسته روی الکترودها را از بین برند، مقاومت الکتریکی اندازه‌گیری شده بین الکترودها کاهش می‌یابد. از این روش می‌توان برای مطالعه اثر واکسن‌ها یا داروها استفاده کرد. در واقع اجزاء فعال مؤثرتر، نابودی تعداد سلول کمتری را توسط ویروس‌ها سبب می‌شوند و مقاومت الکتریکی تغییر کمتری خواهد شد. یکی از مزیت‌های این زیست‌حسگرها توانایی اتصال به واحد ارزیابی و در نتیجه اندازه‌گیری‌های مستمر و خودکار است.

هر چند الکترودهای این حسگرها از مواد سازگار با محیط زیست و هادی مانند طلا یا پلاتین ساخته می‌شوند، هزینه بالایی را تحمیل می‌کنند و همچنین نیازمند فرایند پیچیده لیتوگرافی هستند. بنابراین آزمایشگاه‌ها به دلیل هزینه بالا، تمایلی به استفاده از آن‌ها نداشته و بررسی کشت‌های سلولی در حالت پیوسته به صورت دستی و در زیر میکروسکوپ انجام می‌پذیرد.

یکی از راه حل‌های امیدوارکننده برای کاهش هزینه استفاده از فلزات گران قیمت، استفاده از گرافن به عنوان ماده اولیه الکترودهاست. این ماده کربنی از نظر الکتریکی هادی بوده و علاوه بر زیست‌سازگاری می‌تواند به صورت جوهر مورد استفاده قرار گرفته و بر روی سطوح چاپ شود.

دانشمندان مؤسسه فرانهوفر در آلمان با استفاده از جوهرهای گرافنی فرایند چاپی را توسعه داده‌اند که تولید تعداد بالایی از زیست‌حسگرهای مبتنی بر گرافن را با فرایند رول به رول (roll-to-roll) ممکن می‌سازد. نمونه اولیه این سیستم می‌تواند حدود 400 زیست‌حسگر بر دقیقه را به صورت ورقه‌ای پیوسته چاپ کند. به علاوه این تیم پژوهشی جوهری پروتئینی را توسعه داده‌اند که مستقیماً بعد از گرافن بر روی الکترودها چاپ شده و به واسطه آن سلول‌ها به اندازه کافی به الکترودها می‌چسبند. در فرایند ابداع شده انرژی‌های سطحی ورق و جوهر طوری با هم تطبیق پیدا می‌کنند که انتقال جوهر از سیلندر چاپ به جوهر به صورت بهینه اتفاق می‌افتد.

در حال حاضر نمونه‌ای اولیه از این سیستم برای تولید انبوه موجود است. علاوه بر کاربردهای ذکر شده، آزمون‌های بررسی سمیت مثلاً بر روی محصولات آرایشی و بهداشتی هم می‌تواند با کمک این حسگرها انجام گرفته و ممکن است در آینده جایگزین آزمایش‌های حیوانی شود.

منبع : https://phys.org/news/2018-03-easy-biosensors-graphene.html

نظر شما