المجسات الحيوية Biosensors

تعد المجسات الحيوية من أهم الوسائل التي قدمتها التقنية الحيوية الى عالم البيئة وكذلك لمجالات اخرى. والتوجهات تميل الى استعمال الاحياء المجهرية وبشكل خاص البكتريا في تحضير وسائل للكشف عن التلوث البيئي وذلك لأنها :

•        سريعة الاستجابة.

•        منخفضة الكلفة.

•        تعطي نتائج متطابقة عند الإعادة.

وقد استعملت تقنيات الهندسة الوراثية في تحضير المجسات الحيوية. والمجسات تحتاج الى ان تكون الخلايا فيها في حالة نشاط فعالياتها الحيوية. وقد استعملت تقنية دمج ممهدات بروتينات الصدمة الحرارية مع جينات الاعلان (Fusion based sensor) مثل ظاهرة الوميض الحيوي وتحتاج النتائج الى وقت لحين ظهورها وقد طورت هذه المجسات بتحوير الخلايا للسماح للمواد بالدخول الى الخلايا والتي تعد خطوة ضرورية لتقوم الخلايا بالعمل عليها كما ذكر انفا.

ويمكن استعمال المجسات الحيوية المعتمدة على الضوء بطريقتين : الأولى الاعتماد على انبعاث الضوء والذي يحتاج الى بعض الوقت، والطريقة الثانية وهي طريقة آنية وتعتمد على تثبيط انبعاث الضوء.

وتكون المجسات صالحة لمدى معين من التراكيز وهي دون المميتة، وعند ارتفاعها تصبح سامة للخلايا وتقل الاستجابة وذلك لوجود الموازنة بين الاستجابة للإجهاد والتأثير السام للمادة الحاثة. وتكون المجسات أكثر كفاءة وفائدة عندما تكون خلاياه معزولة من البيئة المستهدفة.

وقد تم تصنيع العديد من المجسات الحيوية البكتيرية باستعمال خلايا كاملة مهندسة وراثيا لانتاج اشارات يمكن قياسها عند الاستجابة لعوامل الاجهاد. وتشمل عملية الهندسة وضع الجينات المعينة مع جين اعلان مثل استعمال الجينات المطلوبة مع جين اعلان مثل بروتين الوميض من البكتريا البحرية الموضحة أعلاه كما في استعمال و Green fluorescent protein و Luciferase . فقد أمكن تحضير مجسات من بكتريا Acinetobacter للكشف عن التلوث بالفينول وذلك بوضع الممهد الخاص بإنزيم نزع هيدروجين الفينول Phenol 3 - hydroxyacyl – CoA – dehtdrogenase (hcd) الى يسار جينات الوميض الحيوي luxCDABE وأعطت السلالة وميضا عند وجود تراكيز من الفينول تصل الى 5 – 100 جزء بالمليون. ويمكن استعمال جينات اعلان اخرى مثل جين الانزيم β – galagtosidase والذي يمكن قياس نواتجه لونيا عند التعبير عنه.

والمجسات المعتمدة على الخلايا الكاملة تسجل الملوثات بمستوى قريب جدا من تلك المسجلة بالطرق التقليدية، كما انها كفوءة في تسجيل التلوث بمادة ما عندما تكون ضمن خليط من المواد. ومن المجسات التي حضرت باستخدام الخلايا الكاملة مجسات لتحديد النفثالين nahG في البكتريا Ps. fluorescens وكذلك للكشف عن التولوين وغيرها من المركبات التي سيأتي ذكرها لاحقا عند مناقشة التلوث بمشتقات النفط. وبذلك تحقق المجسات الحيوية التوجهات التي يطلق عليها – Nano –technology.

وتحضر المجسات أيضاً باستعمال مشتقات الخلايا او الانسجة وليس بالضرورة استعمال الخلايا كاملة ومنها استعمال الانزيمات او الأجسام المضادة او مشتقات الانسجة لتكون عناصر حيوية لتميز الملوثات.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .