موضوع مقاله: زیست‌تراشه | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # زیست‌تراشه | مقدمه: نوعی تراشه که قرار است به جای تراشه‌های سیلیسی به کار رود؛ در مدارهای اصلی این تراشه‌ها که هنوز مراحل آزمایشگاهی خود را می‌گذرانند، از مولکول‌های زنده یا پروتئین‌ها استفاده می‌شود و در نتیجه انرژی مصرفی آن‌ها نزدیک به صفر خواهد بود ۲. | ## بخش 1: زیست‌تراشه | در مهندسی پزشکی، نوعی تراشه که در بدن موجود زنده کار گذاشته می‌شود و می‌تواند از طریق برق‌کاف‌ها به تبادل اطلاعات با اندام‌های زنده بپردازد. ریز تراشه زیستی در اولین بررسی یک دستگاه نیمه‌رسانا است که برپایه ساختار DNA تولید می‌شود. در بدن انسان DNA زنجیره مولکول‌های به یکدیگر متصلند که عامل انتقال وراثت و نشانه‌گذاری محسوب می‌شوند. با مقدار کم DNA، کامپیوتر می‌تواند ۱۰ تریلیون بایت اطلاعات نگه دارد و در هر زمان۱۰ تریلیون محاسبه انجام دهد. این دستگاه کوچک در تعاریف نظری شامل مدارات مجتمع (IC) بر پایه (زیرساختار) مولکول‌های آلی یا ارگان‌های حیاتی هستند. دو گروه عمده برای ریزتراشه‌های زیستی در نظر گرفته می‌شود: گروه اول، یک دستگاه کوچک متشکل از مولکول‌های آلی بزرگ (مانند پروتئین‌ها) هستند که قدرت و توان اجرایی انجام عملیات (ذخیره داده‌ها، کنترل فرایند) همانند یک کامپیوتر الکترونیکی را دارند و گروه دیگر، یک دستگاه ظریف با توانایی اجرایی سریع و فوری، برای واکنش شیمیایی در ابعاد کوچک در راستای دستیابی و تشخیص زنجیره‌های ژن، آلودگی محیطی، مسمومیت‌های هوایی یا سایر مشتقات بیوشیمی به کار می‌رود. پیشرفت‌های ریزتراشه‌ها عامل اصلی رشد سریع صنایع بیوتکنولوژی است که باعث گسترش تحقیقات علمی در زمینه ژن‌شناسی و پروتئین‌شناسی و… شده‌است. از دیگر مزایای این تولیدات، دستیابی دانشمندان به روش‌های جدید برای درک صحیح از تولیدات بیوشیمی پیچیده، اتفاقات و واکنش‌های داخل سلولی و نیز درک و درمان بیماری‌های انسان است. از اوایل شناخت فناوری حسگرها، یکی از اولین حسگرهای قابل حمل حسگرهای شیمیایی بودند. | ## بخش 2: زیست‌تراشه | از آن جمله، الکترود شیشه‌ای PH که در سال ۱۹۲۲ توسط هاگس [�]، ۱۹۲۲ اختراع شد و برای اندازه گیری میزان PH بر اساس اختلاف پتانسیل یون هیدروژن طراحی شده بود. اما DNA در سال ۱۹۵۳ مورد توجه واتسون و کریک قرار گرفت و مسیر جدیدی در حسگرها ایجاد کرد. رشد سریع در دو شاخه بیوشیمی و نیمه رساناها باعث تولید ریزتراشه زیستی در سال ۱۹۹۰ شد. هرچند که با تولیدات امروزی فاصله زیادی داشت اما شروع یک حرکت جدید در تولید DNA چیپ‌ها و ژن چیپ‌ها شد. امروزه انواع بسیاری از فناوری ریزتراشه‌های زیستی وجود دارد که در حال پیشرفت یا آغاز نسل نوین هستند. در این نسل DNA, RNA، پروتئین‌ها و حتی سلول‌های زنده به عنوان حسگر در ریز تراشه‌های زیستی به کار گرفته می‌شوند. انواع ریزتراشه‌های زیستی ا گسترش و تولیدات ابزارهای نیرومند و دقیق در تولید ریزتراشه‌ها، امروزه هر دسته از این دستگاه‌های ریز و بسیار ریز Nano (ِ Macro) برای اهدافی خاص طراحی و تولید می‌شوند. ریزتراشه DNA، به‌طور گسترده، افزایش تعداد ژن‌هایی که قادر به مطالعه در یک آزمایش هستند. همچنین ایجاد سری‌های خاص و پیوند زنی قدرت این ریزتراشه را در آنالیزهای ژنی افزایش داده‌است. | ## بخش 3: زیست‌تراشه | ریز تراشه‌های پروتینی (Protein Chips) ساختار ریزتراشه‌های پروتینی یا آرایه‌های پروتینی همانند ریزتراشه‌های DNA است با این تفاوت که نقش اصلی را پروتئین‌ها در عملیات بیولوژی و ارگان‌های اصلی بازی می‌کند. این ریزتراشه‌ها معمولاً برای آسیب‌شناسی انسانی در داروشناسی به کار رفته و اساس تحقیقات بیولوژی محسوب می‌شوند. حسگرهای انتقال دهنده سیگنال‌های الکتریکی بیو مولکولی و سلولی که برای تحلیل‌های آنالیتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله کاربردهای این دسته هستند. اصولاً، این حسگرها برای کشف و آشکارسازی الکتروشیمیایی فعال ازجمله رنگ‌های آلی (organic dyes)، ترکیبات فلزی، آنزیم‌ها یا نانوذرات فلزی مناسب هستند (شکل ۳.) برای این دسته سه گروه فعالیت و کاربرد در نظر گرفته می‌شود: اندازه‌گیری جریان (amperometry): که برای اندازه‌گیری میزان جریان الکتریکی در نرخ انتقال الکترون در فرایندهای اکسایش - کاهش به کار می‌رود. اندازه گیری نارسانایی (impedimetry): که برای اندازه‌گیری میزان هدایت و رسانندگی در محیط بین دو الکترود اتفاق می‌افتد، به کار می‌رود.Lab-on-Chipاصول LOC بر اساس تجمع‌سازی تمامی دستگاهای ضروری در یک ریزتراشه برای نمایش ترکیبات بیوشیمی پیچیده و فرایندهای شیمیایی (که معمولاً با حجم زیاد تجهیزات آزمایشگاهی انجام شده) است. درساختار LOCها، کانال‌های کم عرض، پمپ‌ها، اتاقک‌های سخت با دستگاه‌های الکترونی و نوری، حسگرها و محرک‌ها برای اجرای مراحل چندگانه برنامه‌ها می‌تواند وجود داشته باشد. گستره فعالیت و کاربرد این ریزتراشه زیستی، در تمامی فضاهای کاری ریز اندازه از پروتئین‌شناسی و ژنتیک تا اطلاعات زیستی است.سیستم مرتب‌سازی سلولی Cell sorting system برای کشف و آشکارسازی سلول از دو روش مرتب‌سازی و شمارش سلولی استفاده می‌شود. روش مبتنی بر LOC دارای قابلیت تکثیرپذیری و تفکیک‌پذیری مناسب در ابعاد سلولی با قطر ۶/۰میکرو متر است. | ## جمع‌بندی | بیشترین تمرکز کاری بر روی جایگزینی مرسوم اتاقک سیال با دستگاه‌هایی با ابعاد کوچک (ریزتولیدات) است.