زیست حسگر
زیست حسگر نامِ گروهی از حسگرها هستند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند تنها با یک مادهٔ خاص واکنش نشان دهند. نتیجهٔ این واکنش به صورت پیام‌هایی در می‌آید که یک «ریزپردازنده» می‌تواند آن‌ها را تحلیل کند. این حسگرها مختلف هستند اما جدای از نوع خود، همگی دارای ساز و کاری مشترک‌اند و در مسیرِ سال‌های اخیر، پیشرفت‌های زیادی در عرصه‌های گوناگون داشته‌اند.
طبق تعریف اتحادیه بین‌المللی شیمی کاربردی و اتحادیه بین‌المللی شیمی محض، زیست حسگر عبارت است از مجموعه ابزارهایی که با استفاده از واکنش‌های بیوشیمیایی خاصی، به واسطهٔ آنزیم‌های ایزوله، بافت‌ها، سلول‌ها یا هر عنصر شیمیایی ماده مورد نظر را، معمولاً به صورت الکتریکی، اُپتیکی، یا گرمایی آشکارسازی می‌کند.
زیست حسگرها معمولاً برای به دست آوردن غلظت محلولی (گلوکز خون) و بررسی دی‌ان‌ای به منظور کشف هرگونه نقص «ژنتیکی» یا ابتلاء به سرطان‌ها در بدو تولد بکار می‌روند.
برای کشف اینگونه اختلالات، در این روش با مقایسه طیف دی‌اِن‌اِی با طیف ناشی از دی‌اِن‌اِی دارای نقص در ترتیب، که منجر به ایجاد سرطان می‌شود، از بدو تولد می‌توان از ابتلاء به سرطان یا سایر بیماری‌های ژنتیکی اطلاع یافت.
حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بوها و طعم‌های مختلف می‌پردازد یا سیستم‌ایمنی‌بدن که میلیون‌ها نوع مولکول مختلف را شناسایی می‌کند، نمونه‌هایی از زیست حسگرهای طبیعی هستند. • فناوری حسگر زیستی در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتر و شامل یک حسگر کوچک و ماده بیولوژیک تثبیت شده بر آن می‌باشد. از آنجا که حسگرهای زیستی ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول‌های زیستی می‌باشند، امروزه از آنها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره می‌گیرند. حسگرهای زیستی ابزارهای آنالیتیکی بشمار می‌روند که می‌توانند با بهره‌گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده، با آنها واکنش دهند؛ و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری یا الکتریکی ایجاد نمایند. بیشترین کاربرد حسگرهای زیستی در تشخیص‌های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است، در حال حاضر حسگرهای زیستیی گلوکز از موفق‌ترین حسگرهای زیستیی موجود در بازار بوده که برای اندازه‌گیری غلظت گلوکز خون بیماران دیابتی استفاده می‌شود. دریافتگرهای زیستی مورد استفاده در این حسگرها بدین ترتیب است:اگر چه استفاده از حسگرها قدمت زیادی دارد، اما در سال‌های اخیر نانوفناوری نقش مهم و فزاینده ای در توسعه آنها ایفا کرده‌است. نانوحسگرهایی که بخش تشخیص دهنده (Recognizing Part) آن‌ها ماهیت زیستی داشته باشند نانوحسگر زیستی شناخته می‌شوند که به دلیل دارا بودن اندازه نانومتری می‌توانند سنجش در محیط-های زیستی را آسانتر، حساس تر و سریعتر انجام دهند. نانوساختارهای مختلفی در ساخت نانوحسگرهای زیستی استفاده می‌شوند که بعضی از آنها عبارتند از: نانوذرات، نقاط کوانتومی، نانولوله‌ها، نانوفیبرها و نانو سیم‌ها.
حسگرهای زیستی ابرازهای تجزیه ای هستند که دارای سه جزء اصلی عنصر زیستی (به عنوان جزء اصلی تشخیص دهنده یونها یا مولکولهای هدف)، مبدل (Transducer) و سیستم قرائت(Read out System) می‌باشند. در حسگرهای زیستی، عضو زیستی با روش‌های مختلف روی مبدل تثبیت(Immobilize) شده‌است. این عضو زیستی از گزینش پذیری بالایی برای برهم کنش‌های زیستی و آشکارسازی آنالیت برخوردار است (در سیستم‌های زیستی بین گیرنده و لیگاند مربوط به آن ارتباط اختصاصی وجود دارد که نمونه جالب آن رابطه کاملاً اختصاصی بین آنزیم و پیش‌ماده (Substrate) آن می‌باشد. بدین معنا که آنزیم فقط پیش‌ماده خاص خود را می‌پذیرد و واکنش موردنظر را تنها بر روی پیش‌ماده ویژه کاتالیز می‌کند. این ویژگی از تطابق ساختار جایگاه فعال آنزیم (Active site) با ساختار پیش‌ماده ناشی می‌شود. مبدل فیزیکی پدیده شناسایی را به یک اثر قابل اندازه‌گیری مانند سیگنال الکتریکی، نشر نوری یا حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. این اثر در نهایت توسط سیستم قرائت اندازه‌گیری می‌شود. معمولترین عضو زیستی در زیست حسگرها آنزیم‌ها، آنتی‌بادی‌ها، اندامک‌ها، گیرنده‌ها و اسیدهای نوکلئیک هستند که با اتصال ویژه به آنالیت موردنظر امکان تجزیه کمی و کیفی آن را فراهم می‌آورند. مبدل‌های معمول در ساخت زیست حسگرها شامل انواع نوری، الکتروشیمیایی، ترمومتری، پیزوالکتریک و … می‌باشند که به ترتیب سیگنال ایجاد شده را به علایم نوری، الکترونیکی، تغییرات گرمایی و نوسانی تبدیل می‌کنند. این حسگرها بر مبنای نوع جزء زیستی، نحوه کار مبدل یا کاربرد آنها تقسیم‌بندی می‌شوند.
در اوایل ۱۹۶۰ کلارک و لایونز و آپدایک و هیکز اولین زیست حسگرها را بر مبنای برهمکنش کاتالیتیکی ویژه آنزیم گلوکز اکسیداز با گلوکز توسعه دادند. بعد از آن رشد سریعی در مطالعه فعالیت‌ها در این زمینه اتفاق افتاد که باعث پیشرفت بزرگی در توسعه ابزارهای حسگر برای اندازه‌گیری مولکول‌های زیستی در زمینه‌های مختلف صنعتی، دارویی، بالینی و کنترل‌های محیطی گردید. پیشرفت در میکروفناوری و نانوفناوری پیشرفت حسگرهای بسیار حساس (با توانایی آشکارسازی خمیدگی‌های در حد نانومتر)، با امتیاز کوچک بودن (امکان سنجش آسانتر محیط‌های زیستی) را منجر شد. توانمندی بالا، قابلیت اطمینان، صرف انرژی کم، صرفه جویی در زمان و قیمت و آنالیت از مزایای استفاده از این نانو زیست حسگرهاست. سهولت و سرعت بالای اندازه‌گیری، تکرارپذیری، عملکرد اختصاصی، قابلیت حمل، امکان ساخت آرایه‌های چند عنصری برای اندازه‌گیری همزمان و قرائت چندین نمونه، حساسیت بالا و امکان جمع شدن با فناوری میکروالکترونیک از دیگر مزایا می‌باشند. این روش آشکارسازی نیاز به نشاندار کردن (Labeling) ندارد.