Биосенсорлар

Биосенсорлар
Биосенсор - бу физиологик кимёвий трансдусер билан биологик фаол моддаларни (фермент, протеин, ДНК, антикор, антижен, биомембрана ва бошқалар) бирлаштирган аниқлаш ва мониторингнинг илғор ҳамда тезкор ва молекуляр даражада микроанализ қилиш усулидир. Ўта кам миқдордаги газсимон суюқ ва қаттиқ моддаларни аниқлаш қобилиятига эга бўлган, юқори сезгир биологик табиатли, сунъий элементлар - биосенсорлар деб аталади. Улардан соғлиқни сақлаш, табиатни мухофаза қилиш, қишлоқ хўжалиги ва саноат ишлаб чиқаришларида аналитик датчик ускуналар сифатида фойдаланилади.
Ҳар бир биосенсор қуйидаги умумий тузилишга эга: бир ёки бир нечта биологик материаллар (биомембран) ва физик ёки кимёвий трансдусерлар (датчиклар) ёрдамида биологик фаолликни билдирувчи сигналларни электр сигналларига айлантириш, биологик сигналларни қайта ишлаш учун замонавий микроелектроника ва автоматик асбоблар технологияси, турли хил биосенсорларни таҳлил қилиш асбоблари.
Биосенсорлар - биологик молекулаларнинг юқори даражадаги танлаш (ажратиш) ва сезгирлик билан бошқа моддаларни аниқлаш ва янги хусусиятлар намоён этишига олиб келиб комплекс ҳосил қилиш хусусиятларига асосланади.
Биринчи биосенсорлар америкалик олимлар Л.Кларк ва Х.Лионслар томонидан 1962 йилда аниқланган ва шундан кейин улардан оммавий фойдаланила бошланган. Биосенсорлардан тиббиётда ва кимёвий технологияда моддаларни кенг миқёсда аниқлашда қўлланилиш бошланди. Масалан, углеводлар, мочевина, креатин, лактат, спирт, аскорбат, аспирин, аминокислоталар ва кўпгина бошқа моддалар миқдорини ўта аниқлик билан ўлчаш учун биосенсорлардан фойдаланиш йўлга қўйилди.
Ҳозирги вақтда биосенсорлардан саноат миқёсида ишлатиш усуллари амалиётга тадбиқ этилиб, газлар ва енгил учувчан маҳсулотларни аниқлаш ишлари амалга оширилмоқда. Биосенсорларнинг асосий биотехнологик элементи сифатида кўпинча турли хил ферментлардан фойдаланилади. Электрокимёвий, колорометрик ва оптик биосенсорлар ишлаб чиқаришда хусусан: глюкозоксидаза, лактооксидаза, пероксидаза, уриаза, С цитохром ферментлари ишлатилмоқда.
Газли фазада биосенсорлардан формалдегидгидрогеназалар (формалдегид жуфтини аниқлаш учун) ва холинестеразалардан (фосфорорганик пестицидларни аниқлаш учун) муваффақиятли қўлланилмоқда.
Кейинги вақтларда биотехнологиянинг бу соҳасидаги асосий ўринларидан бирини биосенсорларнинг янги авлоди иммуносенсорлар эгаллай бошлади. Биосенсорларнинг - биологик рецепторлаирнинг турли хил электродлар бирикмаларини яратиш катта истиқболли ҳамда янги йўналишдир.
Бозорда сабзавот ва мевалар таркибидаги нитрат, нитрит ва хилма ҳил заҳарли бирикмаларни аниқлаш учун биосенсорларга талаб кундан кунга узлуксиз ортиб бормоқда, бунга мисол сифатида қуйидаги кўрсаткичларни келтиришимиз мумкин: 1986 йилнинг ўзидагина АҚШ да биосенсорлар ишлаб чиқаришнинг умумий миқдори 14,4 млн. долларни ташкил этган бўлса, 1991 йилга келиб эса 365 млн. долларни ташкил этганлиги қайд этилган.
Мутахассисларнинг таъкидлашларича бу усулдан фойдаланиш Япония ва Европа давлатларида ҳам кенг тарқалган.
Ҳар бир тирик организмларда кечадиган асосий биокимёвий жараёнлар, жумладан нафас олиш, озиқланиш, энергия алмашинуви каби қатор жараёнлар ферментлар иштирокида амалга ошади. Бу ферментлар қаторига ўсимликларда учрайдиган пероксидаза ферментини мисол қилиб келтириш мумкин. Ушбу мақолада ўсимлик пероксидазасининг биологик аҳамияти ҳақидаги маълумотлар келтирилган. Пероксидаза жуда кўп тарқалган фермент оқсилларидан бири бўлиб, уни ўрганишга бўлган қизиқишлар йиллар давомидаа ортиб бормоқда. Бу ферментни ўсимлик ва ҳайвонларнинг тўқималарида, шунингдек замбуруғлар ва бактерияларнинг таркибида мавжудлиги уни юқори ва қуйи организмларнинг муҳим бирикмаси деб ҳисоблашга асос яратади.
Биосенсор фанлараро фан бўлиб, у биологик фаол материаллардан (ферментлар, оқсиллар, ДНК, антикорлар, антигенлар, биофилмлар ва бошқалар) физик ва кимёвий ўзгартиргичлар билан органик бирикма ҳосил қилади. Бу биотехнологияни ривожлантириш учун ажралмас бўлган илғор аниқлаш усули. Ва мониторинг усуллари ҳам моддаларнинг молекуляр даражасида тезкор ва микротаҳлил усулларидир. Турли хил биосенсорлар қуйидаги умумий тузилмаларга эга: шу жумладан бир ёки бир нечта тегишли биоактив материаллар (биофилмлар) ва биологик фаоллик билан ифодаланган сигналларни електр сигналларига айлантира оладиган физик ёки кимёвий трансдусерлар (датчиклар), иккита биргаликда замонавий микроелектроника ва автоматлаштирилган асбоб. технология биологик сигналларни қайта ишлаш учун турли хил биосенсорларни таҳлил қилиш қурилмалари, ишлатилиши мумкин бўлган асбоблар ва тизимларни яратиш учун ишлатилади.

Биосенсорлар ва уларга асосланган аналитик жараёнлар узоқ вақт давом этган лаборатория тадқиқотлари доирасидан чиқиб, кундалик амалиётда барқарор ўринни эгаллай бошлади.

Бир қатор сабаблар кўплаб мамлакатлар ҳарбий ва ҳуқуқни муҳофаза қилиш органларининг миллий хавфсизлик мақсадларида биосенсор таҳлилидан амалий фойдаланишга қизиқиши ортишига олиб келади, чунки заҳарли моддалардан (С) фойдаланган ҳолда террорчилик ҳужумлари тез-тез содир бўлмоқда ва террористлар томонидан фойдаланиш еҳтимоли кучаймоқда. биологик қуроллар (БW) истисно қилинмайди [1]. Кимёвий ва биологик қуролларни қўллаш таҳдиди нафақат зарарли таъсирларни тез ва юқори сезгир аниқлаш, балки профилактик назоратни амалга ошириш учун усуллар ва асбобларни яратиш зарурлигига олиб келади. Агентлар ва биологик воситаларни юқори сезгир ва танлаб аниқлаш тизимларини яратиш ва улардан фойдаланиш оқибатларини олдини олиш учун биосенсорлардан фойдаланиш ҳарбий кимёвий ва биологик ҳимоя чораларини ишлаб чиқишнинг истиқболли йўналишларидан биридир.
Потенциал жиҳатдан биосенсорлар зарарли таъсирларни сезиши ва аниқлаши, ушбу йўналишнинг ривожланиш истиқболларини белгилайди. Ҳарбий амалиётда биосенсорли сенсорлардан фойдаланишнинг мақсадга мувофиқлиги қуйидаги фикрлар билан боғлиқ:
· кимёвий ёки биологик қуроллардан фойдаланишни эрта огоҳлантириш тизимларини ишлаб чиқиш мумкин;
· биологик ва кимёвий қуролларни аниқлаш учун биосенсорлар ферментлар, антикорлар ва тўқима материалига асосланган бўлиши мумкин, бу кўп ҳужайрали инсон аъзоларининг мураккаб функцияларини тақлид қилиш ва зарарли таъсирини юқори сезувчанлик билан баҳолаш имконини беради;
Биосенсор таҳлилининг афзалликлари шундан иборатки, нафақат маълум, балки аввал ишлатилмаган моддаларни ҳам аниқлаш имкониятини ўз ичига олади;
биосенсорлар физиологик фаол моддаларни фаол бўлмаган кимёвий бирикмалардан ажратиш имконини беради;
· анализаторлар ўлчамларининг кичик ва ихчамлиги.

Биосенсорни таҳлил қилувчи тизим сифатида тавсифлаб, биоматериалнинг асосий функцияларини қисқача таъкидлаймиз. Биологик материал таҳлил қилинадиган бирикма билан ўзаро таъсирлашганда енг самарали сигнални қайд етишни таъминлайдиган ҳар хил турдаги трансдусерлар билан бирлаштирилиши мумкин.