سنسور DNA (انگلیسی : DNA Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور DNA (انگلیسی : DNA Sensor) :
سنسور DNA یک بیوسنسور است که برای تشخیص توالی های خاص DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) طراحی شده است. این سنسورها بر اساس اصل هیبریداسیون DNA کار می کنند: یک رشته مکمل DNA (کاوشگر - probe) روی سطح مبدل تثبیت می شود. اگر در نمونه، رشته DNA هدف (target) با توالی مکمل وجود داشته باشد، با کاوشگر جفت شده و یک مولکول دو رشته ای (هیبرید) تشکیل می دهد. این رویداد هیبریداسیون توسط مبدل به یک سیگنال قابل اندازه گیری تبدیل می شود. سنسورهای DNA در تشخیص بیماری های ژنتیکی، عوامل بیماری زا، و پزشکی قانونی کاربرد حیاتی دارند.
انواع مبدل های مورد استفاده در سنسورهای DNA:
الکتروشیمیایی: رایج ترین نوع. می توان از روش های مختلفی استفاده کرد: الف) استفاده از برچسب های الکترواکتیو (مانند فروسن یا آبی متیلن) که روی کاوشگر یا هدف قرار می گیرند و پس از هیبریداسیون، سیگنال آنها تغییر می کند. ب) اندازه گیری تغییر در امپدانس سطح الکترود (EIS) در اثر هیبریداسیون. ج) استفاده از آنزیم های نشاندار که محصول الکترواکتیو تولید می کنند.
نوری: مانند SPR (Surface Plasmon Resonance) که تغییر ضریب شکست نزدیک سطح را در اثر هیبریداسیون اندازه گیری می کند. یا استفاده از برچسب های فلورسنت (مانند FAM، Cy3) و اندازه گیری فلورسانس (مشابه تکنیک real-time PCR).
پیزوالکتریک (QCM): اندازه گیری تغییر جرم (فرکانس) یک کریستال کوارتز در اثر اتصال DNA هدف به کاوشگر.
نانوذرات و نانوسیم ها: استفاده از نانوذرات طلا (که با هیبریداسیون تغییر رنگ می دهند) یا نانوسیم های سیلیکونی (که رسانایی آنها با اتصال DNA تغییر می کند).
یک چالش مهم در سنسورهای DNA، باززنده سازی (regeneration) سطح سنسور برای استفاده مجدد است. همچنین، جلوگیری از اتصال غیراختصاصی (non-specific binding) سایر مولکول ها به سطح، برای افزایش انتخاب پذیری حیاتی است.
مزایا:
تشخیص سریع و اختصاصی توالی DNA.
قابلیت miniaturization و ساخت تراشه های آزمایشگاهی (Lab-on-a-chip).
قابلیت تشخیص هم زمان چندین توالی (آرایه).
معایب:
پیچیدگی طراحی کاوشگر و بهینه سازی شرایط هیبریداسیون.
نیاز به آماده سازی نمونه (استخراج DNA، تکثیر گاهی).
هزینه نسبتا بالا.
\[ \text{سیگنال} \propto [DNA_{target}] \]کاربردها: تشخیص بیماری های عفونی (COVID-19، HIV، هپاتیت)، تشخیص جهش های ژنتیکی (سرطان، بیماری های ارثی)، پزشکی قانونی (تشخیص هویت)، و پایش آلودگی میکروبی در مواد غذایی و محیط زیست.
