موفقیتی شیرین برای بیوسنسورهای پلاستیکی
اخیراً محققان دانشگاه KAUST یک دستگاه سنجش قند خون ساخته‌اند که انرژی مورد نیاز برای هدایت مدار سنجش خود را از قندی که به‌طور طبیعی در بدن موجود است، استخراج می‌کند.
در این بیوسنسور الکترونیکی، یک پلیمر حمل‌کننده الکترون با آنزیمی که برای به کار انداختن خود می‌تواند الکترون‌ها را از واکنش خود با گلوکز استخراج کند، جفت می‌شود. بدین ترتیب این حسگر بیوشیمیایی پلاستیکی می‌تواند به‌عنوان یک پایشگر مداوم شاخص‌های کلیدی سلامت نظیر سطح قند خون در بیماران دیابتی عمل نماید.
در این خصوص، دیوید اوهایون -دانشجوی دکتری که روی این پروژه کار می‌کند- می‌گوید: “تشخیص سریع، دقیق و زودرس ناهنجاری‌های ایجادشده در متابولیسم بدن از اهمیت ویژه‌ای برای نظارت، کنترل و جلوگیری از بسیاری از بیماری‌ها نظیر دیابت برخوردار است. دستگاه‌های فعلی پایشگر گلوکز خون، عمدتاً محدود به دستگاه‌هایی با سوزن برای برداشت نمونه خون از انگشت هستند.”
گرچه قبلاً دستگاه‌های حساس به گلوکز که قابل کاشت در زیر پوست باشند تولید شده‌اند، اما وجود باتری در چنین دستگاه‌هایی، کاشت آن‌ها را پیچیده می‌کند و درنهایت نیز این باتری‌ها باید دوباره شارژ یا تعویض شوند. لذا یک فناوری جایگزین ایده‌آل می‌تواند شامل حسگرهای پلیمری قابل کاشت باشد که قادر به استفاده از مولکول‌های اطراف خود برای به کار افتادن باشند.
اوهایون می‌گوید: “پلیمر مورد اشاره، یک نیمه‌هادی از نوع n است و این بدان معنی است که می‌تواند الکترون‌ها را در امتداد ستون فقرات خود پذیرفته و حمل نماید. این پلیمر با آنزیم گلوکز اکسیداز جفت می‌شود که از طریق فرایند اکسیداتیو واکنش با گلوکز، الکترون‌ها را استخراج می‌کند.”
البته معمولاً برای روانه کردن الکترون‌ها از آنزیم به پلیمر، به یک جزء سوم نیاز است که نقش واسطه را بازی کند. اوهایون می‌گوید: “این واسطه‌ها غالباً سمی هستند و بایستی در سطح الکترود بی‌حرکت شوند. ولی این امر باعث می‌گردد تا کوچک‌سازی ابعاد دستگاه سخت شده و طول عمر آن نیز کوتاه شود.”
اما به نظر می‌رسد پلیمر جدید نیازی به چنین واسطه‌ای ندارد. به گفته اوهایون “پلیمر ما قادر است با چنان نزدیکی و مجاورتی از آنزیم مورد اشاره میزبانی کند که این مجاورت، ارتباط الکتریکی کارآمدی را بین ستون فقرات پلیمر و هسته فعال آنزیم فراهم می‌نماید.”
بنا به گفته مجریان پژوهش: “اندازه‌گیری گلوکز و تولید برق، تنها دو نمونه از کاربردهای ممکنی هستند که هنگام ارتباط کارا و مؤثر یک پلیمر مصنوعی با یک آنزیم کاتالیزور نظیر گلوکز اکسیداز به وجود می‌آید.”
این محققان درنهایت افزوده‌اند: “هدف اصلی ما در این تحقیق، نشان دادن کاربردهای شیمیایی متنوع و همچنین کاربردهای جدید این کلاس ویژه پلیمری بوده است که علاوه بر مقاومت در برابر آب، یک خاصیت رسانایی ترکیبی (یونی و الکترونیکی) را نشان می‌دهد.”
