Slaytı İndir

Download Report

Transcript Slaytı İndir

Slide 1

BİYOSENSÖR KAVRAMI

Tüm canlılar yaşadıkları ortamdaki değişimleri derhal
algılayıp yaşamlarını sürdürebilmek için değişimlere uymaya
çalışırlar. İşte bu algılama mekanizması biyosensörlerin in vitro
kullanımı için temel oluşturmuştur.
Canlılar teknologların hayal bile edemeyeceği duyarlık
performansı gösterirler. Örneğin bazı köpeklerin koku almaları
insanlardan 100 000 kat daha duyarlıdır. Yılan balıkları tonlarca
su içerisine ilave edilen birkaç damla yabancı maddeyi derhal
algılarlar. Kelebekler partnerlerinin yaydığı birkaç molekülü bile
hissederler. Algler ise zehirli maddelere karşı çok duyarlıdırlar.
Canlılara bu uyarıları algılamayı mümkün kılan biyolojik
maddelerin analiz sistemleri ile birleştirilmesi biyosensörleri
doğurmuştur.


Slide 2


Slide 3

Sensör: Fiziksel bir özelliği belirleyerek kaydeden
cihazdır.
Biyosensör: Biyolojik sistemle kombine edilen
sensör sistemleridir.
Biyosensör, biyolojik moleküllerin veya sistemlerin
seçimlilik özellikleri ile modern elektronik tekniklerin
işlem yeteneğinin birleştirilmesiyle geliştirilen
biyoanalitik cihazlardır.
Biyosensörler biyoloji, fizik, kimya, biyokimya gibi
pek çok bilim alanının bilgi birikiminin multidisipliner
bir anlayış çerçevesinde kullanılmasıyla geliştirilmiştir.


Slide 4

BİYOSENSÖRÜN YAPISI VE
FONKSİYONU
Biyosensörler biyokomponentler (reseptör) ile fiziksel
komponentlerden (transducer) oluşurlar.
Biyosensörün görevi biyolojik bir olayın elktriksel
sinyale dönüştürülmesidir


Slide 5

Biyosensör sistemi üç temel bileşenden oluşmaktadır.
Bunlar, seçici tanıma mekanizmasına sahip “biyomolekül,
biyoajan” bu biyoajanın incelenen madde ile etkileşimi sonucu
oluşan fiziko kimyasal sinyalleri elektronik sinyaller
dönüştürülebilen “çevirici” ve “elektronik” bölümlerdir. Bu
bileşenlerden en önemlisi, tayin edilecek maddeye karşı son
derece seçimli fakat tersinir bir şekilde etkileşime giren,
duyarlı biyolojikajandır.
Bir başka değişle biyosensörler, genel olarak analizlenecek
madde ile seçimli bir şekilde etkileşime giren biyoaktif bir
bileşenin bu etkileşim sonucu ortaya çıkan sinyali ileten bir
iletici sistemle birleştirilmesi ve bunların bir ölçüm sistemi ile
kombinasyonu ile oluşturulurlar.


Slide 6


Slide 7

Biyokomponentler(biyoajanlar)
Genel olarak biyoajanlar, biyoaffinite ajanları ve
biyokatalitik ajanlar olarak iki alt gruba ayrılırlar. Biyoaffinite
ajanları olan antikorlar, hormon almaçları, DNA, lektin gibi
moleküller antijenlerin, hormonların, DNA parçacıklarının ve
glikoproteinlerin moleküler tanımlanmasında kullanılırlar.
Kompleks oluşum sonucunda tabaka kalınlığı, kırınım indeksi,
ışık eminmesi ve elektriksel yük gibi fizikokimyasal
parametrelerin değişimine neden olurlar.
Biyokatalitik ajanlar ise, analit üzerinde moleküler değişime
neden olmakta ve bu dönüşüm sonucu ortamda azalan yada
artan madde miktarı takip edilerek sonuca gidilmektedir. Bu
amaçla saf enzim sistemleri, mikroorganizmalar ve bitkisel
yada hayvansal doku parçaları kullanılır.


Slide 8


Slide 9

Çeviriciler :
Biyosensörlerin, biyolojik tanıma ajanının
bulunduğu “tanıyıcı tabaka” dışında en önemli ikinci
kısmı da “çevirici (transdocer)” bölümüdür.
Transduserler , reseptörlerin biyolojik
reaksiyonunu ölçülebilir fiziksel bir sinyale
dönüstürürler. Biyokimyasal reaksiyona göre
transduser seçilir. Elektrodlar amperometrik ve
potensiyometrik ölçümlerde kullanılır ve burada hedef;
maddedir (O2 – elektrodunda çözünmüs O2 , pH
elektrodunda H+ iyonu gibi ).Optik sensörlerde hedef
; ısık ,pieozoelektrik sensörlerde ise kristalin salınım
rezonansının kütle yüklenimi sebebiyle degismesidir.
Bunların dısında transistorler ve termistörler de
transduser olarak kullanılmaktadır.


Slide 10

Reseptör İmmobilizasyonu ( Tutuklanması )
Reseptörlerin transduserler üzerinde
immobilizasyonu fiziksel ( adsorpsiyon ,polimer
matrikste tutuklama vb.) veya kimyasal (kovalent
baglama,bi veya multi fonksiyonel reaktifler ile çapraz
baglama ) yöntemleri ile gerçeklestirilir. Doku
kültürleri , organeller ve mikroorganizmaların
immobilizasyonunda daha çok polimer jellerde
tutuklama yöntemi kullanılır.Polimer matriksi
biyokatalizatörün kaçısını engellerken küçük
substratlar ve ürün moleküllerinin geçisine engel
olmaz.


Slide 11

BİYOSENSÖRLERİN AVANTAJ
VE
DEZAVANTAJLARI







Biyosensördeki biyoaktif bileşen sipesifik ve
kararlı olmalıdır.
Biyosensördeki temel reaksiyonun fiziksel
paremetrelerden olabildiğince az etkilenmesi
gerekir.
Biyosensör cevaplarının doğru,duyarlı ve
tekrarlanabilir olması büyük önem taşır.


Slide 12







Biosensörde algılayıcı elementin küçük ve bazen
biyouyumlu olması beklenir.(örneğin biyoçipler)
Ölçüm ünitesinin ucuz ve taşınabilir olması
değişik alanlarda kullanım imkanı sağlar.
Biyosensörler düşük maliyette seri olarak büyük
miktarlarda üretilibilirler.


Slide 13

Biyosensörik alanda çözülmesi
gereken problemler







Biyokonponentlerin ömrünün kısa olması ,
Biyosensör hazırlamanın uzun sürmesi ,
Moleküler biyolojik prosesler hakkında yeterli
bilgi birikimi olmaması ,
Biyokompatibilite sorunları ,
implante edilebilen sensörlerin steril tutulabilme
güçlügü .


Slide 14

BİYOSENSÖRLERİN GENEL
KULLANIM ALANLARI
Tıbbi analizlerde
Antijen - Antikor - Toksin - Lipozom - Enzim
kombinasyonuyla hazırlanan kolera toksin
biyosensörü, DNA hibridizasyonu temeline
dayanan DNA-Avidin-Biotin-Lipozom-Enzim
kombinasyonuyla oluşturulan Tay Sacs
biyosensörleri örnek olarak verilebilir.



Slide 15

Çevresel analizlerde
Klorür, pH, kalsiyum, nitrat, sodyum, potasyum,
magnezyum, amonyum duyarlı kimyasal sensörler
vardır. Biyoraportörler yoluyla petrol sızıntıları, yeraltı
sularındaki uranyum miktarı, zehirli atıkların,
kanserojenlerin ve içme sularını kirleten
mikroorganizmaların konsantrasyonları
belirlenmektedir.
 İlaç analizleri ve savunma sanayinde
Artık, kimyasal silahların tesbitinde olduğu gibi, biyosilahların tesbiti için de küçük boyuttaki robotlar ya da
uçaklar kullanılmak istenmektedir



Slide 16

Biyosensör Pazarı
Biyosensör pazarı incelendiğinde üretimin %90 dan fazlasının tıp
alanında kullanıldığı ve bunun da ağırlıklı olarak glukoz tayinine
yönelik enzim esaslı biyosensörlerden oluştuğu görülmektedir.
İnsan sağlığının birincil önemi, şeker hastalığının yaygınlığı, vücut
sıvılarının genelde standart bileşimi ve tasarlanan sistemlerin
uygunluğu bu sonucu ortaya çıkarmıştır.Doğal olarak, son
yıllardaki bilimsel ve teknolojik gelişmeler diğer bazı biyosensör
türlerinin de bu pazarda paylarının hızlı bir şekilde artmasına yol
açacaktır.Ancak enzimlerin çok yüksek sayı ve çeşitliliği ve çok
farklı kullanım alan ve amaçlarında yararlanılabilir olmaları bu
pazarda egemenliğin enzim esaslı biyosensörlerde olması
sonucunu doğurmaktadır.


Slide 17

Biyosensörlere İlişkin Bazı Spesifik Uygulamalar
Son yıllarda geliştirilen ve yeni uygulama olanağı bulmuş değişik
biyosensör çalışmaları dikkat çekmektedir;
Diasetilen lipid ile türevlendirilmiş sialik asit molekülleri yardımıyla
enfekte edilmiş örneklerde, UV ışık etkisiyle renk değişimi yoluyla
virüslerin tayini, S.aureus ve E.Coli'nin fluoresans veren sistemler yoluyla
belirlenmesi, gıda zehirlenmelerinde yaygın olarak karşılaşılan çeşitli
bakterilerin antijen-antikor ve optik sistem kombinasyonlarıyla
analizlenmesi ilginç biyosensör örneklerini oluşturmaktadır.
Bilimadamlarınca hastalıkların teşhisinde kullanılmak üzere
geliştirilen yeni fanilanın özelliği akıllı olması. Akıllı fanila, giyildiği birkaç
gün boyunca giyenin kalp atışlarını, ateşini kontrol ediyor, ter analizini
yapıp kaydediyor.
Biyoloji mühendislerince geliştirilen ve halen test aşamasında olan akıllı
fanila, tıpta yakın bir gelecekte kullanılmaya başlanacak biosensör
teknolojilerinden yalnızca biri. Geliştirilmekte olan teknoloji harikası
biosensörler sayesinde, stresten baygınlık nöbetlerine, mide ekşimesinden
kalp spazmlarına kadar her türlü rahatsızlık, doktorlar tarafından
sonradan izlenebilecek.


Slide 18

Vücudun içine yerleştirilen ya da giyilebilen bu
biosensörlerin bazıları şimdiden satılıyor, bazıları ise insan
‘‘kobaylar’’ tarafından deneniyor. BT laboratuarlarından Prof.
Peter Cochrane, biosensörleri deneyen gönüllü kobaylardan.
Cochrane'in denediği alet, sıradan bir saat görünümünde.
Görevi ise, konferans verirken aşırı heyecanlandığında ve nabzı
110'a çıktığında profesörü uyarmak ve sakinleşmesini
sağlayarak nabzını 80'e düşürmek.
İngiliz bilim adamları hastalıkları anında teşhis ve tedavi için
çip teknolojisinden yararlanarak yeni bir yöntem geliştirdiler.
Buna göre vücuda yerleştirilen bir çip en küçük bir sağlık
sorununda elektronik olarak bağlantılı olduğu bilgisayara haber
veriyor ve bu bilgi oradan da hastanın doktoruna ulaşıyor.
Biyosensor, yani biyoalgılayıcı adı verilen çip böylelikle sağlık
problemlerinin en kısa sürede giderilmesine olanak sağlıyor,
hatta hayat kurtarıyor.


Slide 19

Biyosensor, kan damarlarına veya istenilen bir organa basit bir
işlemle yerleştiriliyor. Gerekirse vücuda birden fazla biyonsensor
konabiliyor. Biyosensor kandaki veya verilen nefesteki, yada beyinde
oluşan kimyasal maddeleri ölçüp vücutta meydana gelen her türlü
kimyasal değişimleri anında belirliyor ve hastalık bulguları halinde sinyal
halinde merkezi bilgasayara bildiriyor.
Biyosensor bununla da kalmayarak hastalığa ilk müdahaleyi yapıyor,
hastaya ne yapacağını bilgisayar aracılığıyla söylüyor. Kalp, felç veya şeker
koması gibi acil durumlarda doktora telefon edip randevü alabilen
biyosensor daha acil vakalarda ise ambulans çağırıp, hastanın yakınlarına
haber veriyor. Biyosensor acil durumlarda hastanın nerede, hangi
pozisyonda olduğunu, bayılıp bayılmadığını haber verebiliyor.
DNA ile 15 dakikada teşhis Ege Üniversitesi (EÜ) Eczacılık
Fakültesi, "biyosensör" adı verilen algılayıcı cihaz sayesinde bulaşıcı ve
kalıtsal hastalıkların tayinini 15 dakikada yapabiliyor. Buna göre DNA
incelemeleri ile genetik ve bulaşıcı hastalıkların "hızlı, basit ve ucuz
yoldan" tanımlanabilmesinin mümkün olup, "Kişilerin gen haritasından
faydalanarak, DNA incelemeleri ile kalıtsal veya bulaşıcı bir hastalığı olup
olmadığını tayin edebiliyor."


Slide 20

'İtfaiye robot'lar geliyor
Deprem, sel gibi doğal afetlerde insanlara yardım eden,
inşaatlarda işçi olarak çalışan, dans eden robotlardan sonra
şimdi de itfaiye işlevi görecek robot üretildi.
Bir ormanı saatte 10 – 20 km hızla dolaşan OLE adındaki robot,
biyosensörler yardımıyla etrafı sürekli tarayarak çıkan yangını
anında algıladıktan sonra harekete geçiyor ve gerekli miktarda su
püskürtmeye başlıyor.