كاربرد زيست حسگرهاي نوري در تشخيص ميكروارگانيسم هاي پاتوژن

Optical Biosensors for the Detection of Pathogenic Microorganisms

ميكروارگانيسم هاي (ريزاندامگان) پاتوژن(بيماري زا) سبب بيماري هاي عفوني متنوعي مي گردند. زيست حسگرهاي تشخيصي پاتوژن ها از روش هاي الكتريكي، الكتروشيميايي، مكانيكي، رزونانس هاي مغناطيسي هسته اي و حسگر هاي نوري استفاده مي كنند كه از ميان آن ها حسگرهاي نوري به خصوص حسگرهاي كالريمتري(رنگ سنجي)، امكان تشخيصي آسان، سريع(15 دقيقه)، كم هزينه و با دستگاه هاي قابل حمل را فراهم مي كند. بنابراين حسگرهاي نوري نقش رو به رشدي در تشخيص باليني و رديابي آلودگي هاي محيطي ايفا خواهند كرد.اخيراً ابزاري با قابليت تفكيك سلول هاي مختلف ابداع شده است كه از روش به دام انداختن سلول ها در سطح تراشه استفاده مي كنند. اين ابزار امكان تشخيص چندگانه ي پاتوژن ها و حتي سلول هاي سرطاني را فراهم مي كنند. زيست حسگرهاي نوري در تشخيص پاتوژن ها، پژوهش هاي باليني و پزشكي قانوني، پدافند زيستي، ايمني غذايي، پاتولوژي(آسيب شناسي) و طراحي داروها نقش به سزايي دارند. پيشرفت هاي اخير در حوزه ي نانوتكنولوژي ايجاد زيست حسگرهايي با قابليت تشخيص چندگانه سلول هاي هدف را به طور همزمان و باكاربري آسان ميسر كرده است. اين زيست حسگر از انواع محدودي از گيرنده ها بهره مي برد؛ بنابراين طراحي گيرنده هاي مصنوعي با قابليت اتصال اختصاصي به سلول هدف اهميت دو چندان پيدا مي كند. تكنولوژي تثبيت فاژ و يا سلول هاي برنامه ريزي شده بر سطح ريز تراشه ها به طراحي گيرنده هاي مصنوعي كمك مي كند كه دراين مقاله مروري به تشريح آنها پرداخته شده است.

Pathogenic microorganisms cause various infectious diseases. Different pathogen-detecting biosensors using sensing method such as electrical, electro-chemical, mechanical, nuclear magnetic resonance (NMR), and optical. Among these, optical sensors, especially colorimetric sensors, allow easy-to-use, rapid (within 15 ), portable, and cost-effective diagnosis. Thus optical sensors will have increasingly important roles in pathogen diagnostics and point-of-care (POC) monitoring under various clinical and environmental settings.Recently, a device with the capability of isolating cells was developed by an on-chip trapping method. In this method we can do the multiple detection which can be used for detecting cancer cells and microbial pathogens. Optical biosensors will become more important for pathogen diagnosis, clinical researches, forensics, biodefense, food safety, animal healthcare, pathology, and drug discovery. Also recent advances in nanotechnology are simplifying the development of smaller, inexpensive, multiplex, easy-to-use, and fully integrated biosensors for diagnostics, environmental monitoring, and food and water safety in these biosensors. Furthermore, the optical biosensors for the detection of antimicrobial-resistant pathogens use only limited types of receptor: bacteriophage, anti- penicillin binding protein, and volatile organic compounds. Thus, new approaches for the designing and screening of synthetic receptors by using powerful selection methodsare being required.Important method for developing new receptors is phage or cell surface display technology. Programmable cells can be designed to emit and release special signalsupon the pathogen binding to the receptors. It would be official for colorimetric detection. Also we can use screening in engineered microorganisms to overproduce best receptors used in optical biosensors that explained in this review.