ساخت و تولید زیست تراشه ها یکی از کاربردی ترین، جدیدترین و در عین حال شگفت انگیزترین دستاوردهای علم بیوتکنولوژی محسوب میشود. زیست تراشهها را غالبا در زمینه های مختلفی نظیر تحقیقات دارویی، تشخیص بیماریهای گوناگون، پزشکی قانونی، اعضای پیوندی، تست هویت و نیز در حوزه انجام آزمایشات در رابطه با آب و هوای محیط زیست که در سالهای اخیر رواج یافته است، مورد استفاده قرار میدهند.
زیست تراشهها را که هنوز در حال گذر از مراحل آزمایشگاهی هستند، به جای تراشه های سیلیسی استفاده میکنند. به دلیل استفاده از مولکول های زنده یا پروتئین ها در مدارهای اصلی زیست تراشهها، انرژی مصرفی آنها بسیار ناچیز و تقریبا صفر میباشد. زیست تراشه ها در مهندسی پزشکی نوعی تراشه به منظور کار گذاشتن در بدن موجودات زنده هستند. این تراشه ها قابلیت تبادل اطلاعات با اندام های زنده توسط برق کاف ها را دارا میباشند.
زیست تراشهها که از آنها تحت عنوان biochips نیز یاد میشود، شباهت بسیار زیادی به تراشه های نیمه هادی یا به عبارت دیگر نیمه رسانا دارند. با این تفاوت که تراشه های نیمه هادی از مدارات الکترونیکی ساخته شدهاند. در حالی که زیست تراشهها از مواد زیستی همچون DNA، RNA و یا پروتئینهای متصل به تراشه نظیر شیشه، پلاستیک و سیلیکون تشکیل شده اند.
زیست تراشهها را با توجه به مواد استفاده شده در آنها در دو دسته کلی Nucleic acid biochips و protein biochips طبقه بندی میکنند. زیست تراشههای آزمایشگاهی گونه دیگری از تراشه ها هستند که به منظور انجام تست های آزمایشگاهی، ریز سیال ها را مورد استفاده قرار میدهند.
زیست تراشهها، تراشه هایی حاوی مواد زیستی میباشند. علت نامگذاری این تراشه ها تحت عنوان biochips نیز از همین موضوع سرچشمه میگیرد.
-
زیست تراشه ها و تحقیقات دارویی
سطح زیست تراشهها را هزاران ردیاب در بردارنده توالی های معین که جنس آنها از مواد ژنتیکی میباشد، پوشانده است. به محض قرارگیری این ردیاب ها در تماس با نمونه ای از بدن شخصی بیمار و یا حتی یک نمونه آزمایشگاهی که از آنها تحت عنوان نمونه بیولوژیکی یاد میشود، زنجیرهای از نوکلئوتیدهای کامل کننده توالی نوکلئوتیدهایی که در تراشه وجود دارند، با هم پیوند میخورند. این موضوع موجب ایجاد الگوهای معینی از امواج نوری در سطح تراشه زیستی می شود. این امواج را میتوان با استفاده از اسکنر خواند و اطلاعات موجود در آن را با به کارگیری سیستم های کامپیوتری استخراج و سپس تجزیه و تحلیل نمود.
الگوهای ژنتیکی موجود در سطح زیست تراشه امکان مقایسه و بررسی DNA موجود در بافت هایی که از بدن یک شخص بیمار نمونه برداری شدهاند و بافتهای نمونه برداری شده از بدن فردی سالم را فراهم میسازند. پردازش اطلاعات اولین مرحله از فرآیند نام برده شده است که در طی آن الگویی که مورد نظرکاربر میباشد، به سیستم کامپیوتری اختصاصی وارد می گردد. 96 خانه موجود در سطح زیست تراشه با استفاده از الگوی ورودی و از طریق سیستم تزریق کننده بافت نمونه پر میگردد.
در اینجا بخوانید :حسگرهای زیست‌سنج ؛کلیدی برای پایش وضع سلامت
گام بعدی پر کردن فضای خالی موجود در سطح زیست تراشه با به کارگیری نمونه های دربردارنده توالی معینی از ژنها بر پایه الگوی ثبت شده و توسط سیستم تزریق کننده میباشد. در این مرحله هر نقطه از سطح زیست تراشه با استفاده از DNA نشانگر پر میگردد. منظور از DNA نشانگر ترکیب بافتهای سالم و سرطانی میباشد.
پس از این که با استفاده از DNA نشانگر تمام فضاهای خالی سطح تراشه پر شد، نوبت به ردیابی سطح زیست تراشه با به کارگیری امواج لیزری سبز و قرمز خواهد رسید. هدف از این کار تحریک مواد فلوئورسنتی است که در نمونه ها موجود می باشد. دوربین و سیستم کامپیوتری اختصاص داده شده به این فرآیند به صورت همزمان تصویر فرآیند در حال انجام را ثبت و اطلاعات به دست آمده را نیز در حافظه رایانه ذخیره سازی میکنند. انجام این موارد موجب ایجاد آرایشی از نقطه های ریز ژنتیکی بر روی سطح زیست تراشه خواهد شد.
قرارگیری DNA بافت مورد نظر در مجاورت نقاط ژنتیکی ثبت شده بر روی سطح زیست تراشه در صورتی که مکمل توالی موجود در سطح آن باشند، بلافاصله نسبت به آن واکنش می دهند. واکنش و یا عدم واکنش DNA بافت مورد نظر در تماس با نقاط ژنتیکی میتواند موجب شناسایی سالم بودن بافت، سرطانی بودن آن و یا ترکیب این دو باشد.
محققان بسیاری امیدوارند که با تکیه بر زیست تراشهها و کاربردهای این تراشه های شگفت انگیز بتوانند عوامل موثر در ظهور بیماری های مختلف را شناخته و بر این اساس به روش های درمانی آنها دست پیدا کنند!
-
دیگر کاربردهای زیست تراشه در زمینه تحقیقات دارویی
زیست تراشهها را غالبا با هدف کشف و ساخت داروهای جدید و همچنین دستیابی به اطلاعات ژنتیکی مورد استفاده قرار میدهند. سنجش مواد مخدر، سم شناسی و تعیین میزان سمی بودن داروهایی که به تازگی کشف شده اند، از دیگر موارد کاربرد زیست تراشهها در زمینه تحقیقات دارویی میباشد.
-
تشخیص بیماری با استفاده از زیست تراشه ها
امروزه تراشه های زیستی را به صورت آزمایشی در تشخیص بیماری های گوناگون مورد استفاده قرار میدهند. همان گونه که پیشتر اشاره کردیم، این تراشه های شگفت انگیز را می توان در شناسایی بافت های سرطانی به کار گرفت. محققان معتقدند که به زودی میتوان با استفاده از تراشه های زیستی بیماری های مختلف را تشخیص داد و این یعنی آینده ای روشن در انتظار خدمات و فناوری های پزشکی میباشد.
-
زیست تراشه ها و اعضای پیوندی
استفاده از تراشه های زیستی DNA موجب تطبیق بیشتر و دقیق تر عضو پیوندی در بدن گیرنده شده و بدین ترتیب کاهش چشمگیری در تعداد گیرندگانی که عضو دریافتی را پس میزنند، ایجاد میکند.
-
زیست تراشه ها و پزشکی قانونی
آزمایش های DNA که غالبا در موارد جنایی و با هدف تعیین مجرم یا بیگناه بودن شخص انجام میگیرد، یکی دیگر از پر اهمیت ترین موارد استفاده از زیست تراشه می باشد. تراشه ای زیستی مبتنی بر DNA قادرند DNA موجود در صحنه جرم را بررسی، تجزیه و تحلیل نموده و در مدت زمانی کوتاه، با کمترین خطای ممکن مجرم و یا بی گناه بودن فرد را مشخص نمایند.
-
زیست تراشه ها و تست هویت
تراشه های زیستی مبتنی بر DNA نقش بسیار گسترده ای در زمینه تست هویت که از جمله مهمترین آنها میتوان به تست هویت والدین و شجره نامه اشاره کرد، دارند.
-
زیست تراشه ها و آزمایشات آب و هوای محیط زیست
امروزه گونه ای از تراشه های زیستی را به منظور آزمایش باکتری ها، آلاینده هایی که آفت های موجود در آب و حتی هوا و محیط اطراف را می کشند، به کار میگیرند.
