حسگرهای زیستی مسی می‌شوند

به گزارش می متالز، محققان روس مؤسسه فیزیک و فن‌آوری مسکو (Moscow Institute of Physics and Technology) با کمک مس ریزپردازنده‌ای برای حسگرهای زیستی اختراع کرده‌اند که دقت فوق‌العاده بالایی دارد. به‌علاوه استفاده از مس به‌جای طلا در این تکنولوژی هم قیمت آن را پایین آورده و هم امکان تولید راحت‌تر و بیشتر را فراهم کرده است.

حسگر زیستی یا بیوسنسور (Biosensor) نوعی حسگر است که طوری طراحی شده تا بتواند تنها با یک ماده خاص واکنش نشان دهند. نتیجه این واکنش به صورت پیام به یک ریزپردازنده منتقل می‌شود و ریزپردازنده آن پیام را تحلیل می‌کند. حسگرهای زیستی معمولا برای به دست آوردن غلظت محلولی (مثل گلوکز خون) و بررسی دی‌ان‌ای به منظور کشف هرگونه نقص ژنتیکی یا ابتلا به سرطان به کار می‌روند. 

بیوسنسورها همچنین توسط شرکت‌های داروسازی برای تولید دارو استفاده می‌شوند. از دیگر کاربردهای بیوسنسورها استفاده از آن‌ها در تشخیص مواد خطرناک موجود در مواد غذایی یا محیط‌زیست است. برای مثال می‌توان از حسگرهای زیستی برای تشخیص نشت مواد شیمیایی به گیاهان یک منطقه استفاده کرد.

والنتین ولکوف (Valentyn Volkov)، که رهبری تیم مؤسسه فیزیک و فن‌آوری مسکو را برعهده دارد درباره حسگرهای زیستی بر پایه مس می‌گوید: «این اختراع گامی مهم در جهت توسعه سنسورهای بیولوژیکی بر اساس تکنولوژی فوتونی و الکترونیکی است. با ترکیب مس با اکسیدگرافن -ماده‌ای که دارای توان بالقوه زیادی است- ما به بازدهی قابل‌توجهی در حسگرهای زیستی دست پیدا کرده‌ایم که راه‌های جدیدی را برای توسعه استفاده از این حسگرها باز می‌کند.»

آن‌چه تیم ولکوف اختراع کرده‌اند یک تراشه حساس بر پایه مواد غیرمتعارف یعنی مس و اکسیدگرافن است؛ غیرمتعارف چراکه مس در ساخت تراشه بیوسنسورها تا پیش از این رایج نبوده و از طلا در این تراشه‌ها استفاده می‌شده است. دلیل این‌که طلا در ساخت حسگرهای زیستی رایج است این است که این ماده خواص اپتیکی بسیار خوبی دارد و به‌علاوه بسیار پایدار است. اما طلا گران است؛ بیش از 25 برابر گران‌تر از مس با خلوص بالا. علاوه بر این فرآیندهای صنعتی مورد استفاده برای تولید قطعات میکروالکترونیک با طلا چندان سازگار نیست.

بر خلاف طلا، مس، این معایب را ندارد. مس به‌خاطر اینکه رساناست در میکروالکترونیک‌ها کاربرد فراوانی دارد. با این حال، مس با مشکلاتی نظیر اکسیداسیون یا خوردگی مواجه است و بنابراین تاکنون در حسگرهای زیستی استفاده نشده است. با این حال محققان مؤسسه فیزیک و فن‌آوری مسکو با قرار دادن یک لایه عایق الکتریکی 10 نانومتری روی مس این مشکل را حل کرده‌اند. همچنین در این بیوسنسور، محققان یک لایه اکسیدگرافن را روی مس و عایق الکتریکی اضافه کرده‌اند که دقت بی‌سابقه‌ای را در این حسگرها ایجاد کرده است.

اکسیدگرافن ماده‌ای دو بعدی است که ساختاری کریستالی دارد. در این ساختار گروه‌های اکسیژنی وجود دارد که توانایی برهم‌کنشی این ماده با مواد دیگر را زیاد می‌کنند و از همین رو در این تکنولوژی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. این ماده همچنین از زیست‌سازگاری بهتری برخوردار است و از همین رو در صنایع پزشکی کاربردهای فراوانی پیدا کرده. 

جایگزینی مس با طلا در تکنولوژی محققان مؤسسه فیزیک و فن‌آوری مسکو بسیار امیدبخش است. چراکه این جایگزینی می‌تواند آغازی باشد برای جایگزینی طلا در صنایع دیگر.