حسگری که مانند یک سگ بو می‌کشد

دانشمندانی از کره جنوبی زیست‌حسگری برای سنجش کیفت غذا ساخته‌اند که از گیرنده‌هایی که در بینی سگ به بوها پاسخ می‌دهد، تقلید می‌کنند. تای هیون پارک و سئونگهون هونگ و همکارانشان از دانشگاه ملی سئول افزاره‌ای ساخته‌اند که هگزانال – ترکیب فراری که در غذای مانده تولید می‌شود – را آشکارسازی می‌کند.

دانشمندانی از کره جنوبی زیست‌حسگری برای سنجش کیفت غذا ساخته‌اند که از
گیرنده‌هایی که در بینی سگ به بوها پاسخ می‌دهد، تقلید می‌کنند. تای هیون
پارک و سئونگهون هونگ و همکارانشان از دانشگاه ملی سئول افزاره‌ای
ساخته‌اند که هگزانال – ترکیب فراری که در غذای مانده تولید می‌شود – را
آشکارسازی می‌کند.

یک روش موجود برای آشکارسازی ترکیباتی که از غذای اکسید شده ساطع می‌شوند،
کروماتوگرافی است، ولی این روش قابل حمل نیست و شامل فرآیندهای پیچیده پیش
تنظیماتی است. برای غلبه بر این موانع، دانشمندان به حسگرهای بویابی بر
اساس نیمه‌رساناها، سلول‌ها و پروتئین‌ها متوسل شده‌اند، ولی آنها توانایی
سیستم بویایی حیوانات را از لحاظ انتخاب‌گری و حساسیت ندارند.

 

هنگامی که هگزانال حضور داشته باشد به گیرنده‌های بویایی پیوند خورده و شاری از
یون‌های Ca+2 بداخل نانوکیسه‌ها ارسال می‌کند.

در بینی یک حیوان، بوهای ویژه به گیرنده‌های بویایی متناظر با یک انتخاب‌گری بالا
پیوند خورده و یک سیگنال شیمیایی تولید می‌کنند. این سیگنال به یک سیگنال الکتریکی
تبدیل شده و سپس از طریق گذرگاهی در داخل سلول حسی بویایی (یک سلول عصبی که اطلاعات
را با سیگنال‌دهی شیمیایی و الکتریکی فرآوری کرده و منتقل می‌کند) تقویت می‌شود.

برای تقلید از این فرآیند، افزاره ساخته شده توسط پارک و هونگ شامل نانوکیسه‌های
ساخته شده از سلول‌هایی است که مختص هگزانال هستند و مانند گیرنده‌های بویایی سگ
رفتار می‌کنند. گروه مذکور، این کیسه‌ها را روی حسگر ترانزیستور نانولوله کربنی
(CNT) سوار کرده و یک قطره از محلولی که شامل یون‌های Ca+2 است به آن اضافه کرد.
سپس آنها یک جریان الکتریکی به ترانزیستور اعمال کردند. هنگامی که هگزانال وارد
افزاره می‌شود، به این نانوکیسه‌ها پیوند می‌خورد و باعث ایجاد شاری از Ca+2 به
کیسه‌ها می‌شود. هونگ می‌گوید: “این کار پتانسیل نانوکیسه‌ها را در همسایگی
نانولوله بالا می‌برد. از آنجایی که رسانایی این کانال نانولوله‌ای از پتانسیل
متاثر می‌شود، ما می‌توانیم هگزانال را با اندازه‌گیری تغییر رسانایی کانال
آشکارسازی کنیم.”

این گروه افزاره مذکور را با شیر فاسد تست کرد و متوجه شد که رسانایی بطور
قابل‌اندازه‌گیری تغییر می‌کند و این پاسخ با گذشت روزهای بیشتر قوی‌تر می‌شود.
آنها همچنین پی بردند که این افزاره می‌تواند هگزانال را تا حد ۱ fM حتی هنگامی که
با پنتانال، هپتانال و اوکتانال مخلوط باشد، آشکارسازی کند.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Analyst منتشر کرده‌اند.