سنسور تصویربرداری تداخل سنجی (Interferometric Reflectance Imaging Sensor - IRIS)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور تصویربرداری تداخل سنجی (Interferometric Reflectance Imaging Sensor - IRIS) :
سنسور تصویربرداری تداخل سنجی (IRIS) یک پلتفرم نوری پیشرفته و بسیار حساس برای تشخیص و اندازه گیری جرم زیستی مولکول ها (مانند پروتئین ها، DNA) بدون نیاز به نشاندار کردن (label-free) است. این فناوری که توسط محققان دانشگاه بوستون توسعه یافته، ترکیبی از تداخل سنجی نوری و تصویربرداری است و امکان غربالگری با توان عملیاتی بالا را فراهم می کند. IRIS برای شناسایی بیومارکرهای بیماری، مطالعه برهم کنش های مولکولی، و کشف داروها کاربرد دارد.
اصل کار IRIS بر پایه یک زیرلایه (معمولا سیلیکون) با یک لایه نازک اکسید (SiO₂) با ضخامت دقیق (چند صد نانومتر) استوار است. این ساختار یک حفره نوری (مانند فابری-پرو) ایجاد می کند. یک آرایه از آنتی بادی ها یا سایر کاوشگرهای مولکولی به صورت نقاط ریز (مایکروآرایه) روی سطح اکسید تثبیت می شوند. سپس یک نور سفید (یا چند طول موج) به سطح تابیده می شود. نور بازتابی از دو سطح (هوا-اکسید و اکسید-سیلیکون) با یکدیگر تداخل می کنند. شدت نور بازتابی در هر طول موج به ضخامت لایه اکسید و ضریب شکست لایه ای از مولکول های متصل شده روی آن بستگی دارد.
هنگامی که مولکول های هدف (مانند پروتئین ها) به آنتی بادی ها متصل می شوند، ضخامت نوری (ضخامت فیزیکی × ضریب شکست) لایه روی سطح افزایش می یابد. این تغییر باعث تغییر در الگوی تداخل نور بازتابی می شود. با گرفتن تصاویر متوالی از کل آرایه در طول موج های مختلف (با استفاده از یک دوربین CCD یا CMOS) و تحلیل تغییرات شدت نور در هر نقطه، می توان میزان جرم زیستی متصل شده در هر نقطه را با دقت بسیار بالا (در حد پیکوگرم بر میلی متر مربع) محاسبه کرد. این روش به طور همزمان هزاران نقطه (بیومارکر) را رصد می کند.
مزایا:
بدون نشاندار کردن (Label-free): نیازی به نشاندار کردن مولکول ها با فلورسنت یا آنزیم نیست، که فرآیند را ساده تر و سریع تر می کند.
توان عملیاتی بالا (High-throughput): قابلیت اندازه گیری همزمان هزاران برهم کنش روی یک تراشه.
حساسیت بالا: قادر به تشخیص مقادیر بسیار کم پروتئین (در حد fg/ml).
کمی بودن (Quantitative): اطلاعات کمی در مورد جرم متصل شده ارائه می دهد.
کاربردها: تشخیص زودهنگام سرطان (با شناسایی بیومارکرها در خون)، پایش پاسخ به درمان، غربالگری داروها، و تحقیقات پروتئومیکس.
\[ I(\lambda) = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1 I_2} \cos\left(\frac{4\pi n_{ox} t_{ox}}{\lambda} + \phi_0\right) \]که
\[ n_{ox} \]ضریب شکست و
\[ t_{ox} \]ضخامت لایه اکسید + لایه مولکولی است.
