طراحي و ساخت يك بيوسنسور نوري بر پايه ميكروجلبك

كارشناسي ارشد

بيوسنسور‌ها (حسگر‌هاي زيستي) گروهي از سيستم‌هاي اندازه‌گيري مي‌باشند كه طراحي آن‌ها بر مبناي شناسايي انتخابي آناليت‌ها بر اساس اجزاء بيولوژيك تثبيت شده بر يك حسگر كوچك مي‌باشد. بيوسنسور‌ها با بهره‌گيري از هوشمندي مواد بيولوژيك، تركيب يا تركيباتي را شناسايي نموده و با آن‌ها واكنش مي‌دهند، و بدين ترتيب يك پيام شيميايي، نوري و يا الكتريكي ايجاد مي‌نمايند. يكي از اين مواد بيولوژيكي، سلول‌ها و ميكروارگانيسم‌ها هستند كه از ميان آن‌ها ميكروجلبك‌ها به چند دليل معمولاً در طراحي بيوسنسور‌هاي سلول كامل مورد استفاده قرار مي‌گيرند. 1) ميكروجلبك‌ها توليدكنندگان اوليه در پايين زنجيره غذايي هستند و تأثير بر آن‌ها مي‌تواند بر تمام سطوح تغذيه‌اي بالاتر تأثير بگذارد و اطلاعات لازم را در مورد تأثير بر محيط‌زيست ارائه دهد. 2) نسبت به آلاينده‌هاي زيادي حساس بوده و سرعت بالايي در واكنش با آناليت‌هايي از جمله علف‌كش‌ها و فلزات سنگين دارند. 3) استفاده از آن‌ها در جامعه علمي معضل اخلاقي ندارد و 4) به علت انجام فتوسنتز، به‌راحتي مي‌توان از طريق مبدل‌هاي نوري تغييرات حاصل از اختلال ايجاد شده در فتوسنتز را احساس نمود. در اين پژوهش با كمك متخصصان الكترونيك، يك بيوسنسور نوري طراحي و ساخته شد و بعد از برنامه‌نويسي‌هاي لازم، با استفاده از ميكروجلبك كلرلا ولگاريس رشد يافته در محيط كشت BG-11، آزمايش‌هاي بهينه‌سازي پارامتر‌هاي مؤثر در پاسخ بيوسنسور طراحي و انجام شد. طبق نتايج حاصله، با استفاده از ميكروجلبك در روز‌هاي هفتم/هشتم كشت با غلظتي در حدود OD680=2.5 براي مدت زمان 15 دقيقه در معرض نور مداوم مي‌توان به بهترين پاسخ دست يافت. پس از آن به بررسي تغييرات پاسخ در حضور غلظت‌هاي مختلف كادميم، مس و سرب در محدوده 0.002-10 mg/L پرداخته شد و با توجه به نتايج به دست آمده، پاسخ‌ها با 95% اطمينان داراي اختلاف معناداري با حالت كنترل بودند. اما با محاسبه حد تشخيص و با رسيدن به عدد 1 mg/L براي هر سه فلز، نياز به بهبود طراحي و افزايش دقت دستگاه به شدت نياز گرديد. پس از آن با آزمودن ميكروجلبك تثبيت شده در ماتريس سديم آلژينات، در نهايت حد تشخيصي برابر با 0.9 mg/L براي فلزات سرب و كادميم به دست آمد و با تكرار آزمايش‌ها پس از گذشت 7 و 14 روز از زمان انجام عمليات تثبيت، تغيير پاسخ‌ها در حضور فلزات باز هم معنادار بوده و زمان انجام تست، در نتيجه تأثيري نداشته است. با توجه به آزمايش‌هاي تكميلي مي‌توان حداقل براي 25 روز، جلبك‌هاي تثبيت شده را در يخچال 4℃، بدون كاهش چشم‌گيري در فعاليت و ظاهر آن‌ها نگه‌داري نمود.

204864

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي-بيوتكنولوژي

حامد عابديني