x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

النبات

مواضيع عامة في علم النبات

الجذور - السيقان - الأوراق

النباتات الوعائية واللاوعائية

البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)

الطحالب

النباتات الطبية

الحيوان

مواضيع عامة في علم الحيوان

علم التشريح

التنوع الإحيائي

البايلوجيا الخلوية

الأحياء المجهرية

البكتيريا

الفطريات

الطفيليات

الفايروسات

علم الأمراض

الاورام

الامراض الوراثية

الامراض المناعية

الامراض المدارية

اضطرابات الدورة الدموية

مواضيع عامة في علم الامراض

الحشرات

التقانة الإحيائية

مواضيع عامة في التقانة الإحيائية

التقنية الحيوية المكروبية

التقنية الحيوية والميكروبات

الفعاليات الحيوية

وراثة الاحياء المجهرية

تصنيف الاحياء المجهرية

الاحياء المجهرية في الطبيعة

أيض الاجهاد

التقنية الحيوية والبيئة

التقنية الحيوية والطب

التقنية الحيوية والزراعة

التقنية الحيوية والصناعة

التقنية الحيوية والطاقة

البحار والطحالب الصغيرة

عزل البروتين

هندسة الجينات

التقنية الحياتية النانوية

مفاهيم التقنية الحيوية النانوية

التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها

تصنيع وتخليق المواد النانوية

تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية

الرقائق والمتحسسات الحيوية

المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا

اللقاحات

البيئة والتلوث

علم الأجنة

اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس

الاخصاب

التشطر

العصيبة وتشكل الجسيدات

تشكل اللواحق الجنينية

تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية

مقدمة لعلم الاجنة

الأحياء الجزيئي

مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي

علم وظائف الأعضاء

الغدد

مواضيع عامة في الغدد

الغدد الصم و هرموناتها

الجسم تحت السريري

الغدة النخامية

الغدة الكظرية

الغدة التناسلية

الغدة الدرقية والجار الدرقية

الغدة البنكرياسية

الغدة الصنوبرية

مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء

الخلية الحيوانية

الجهاز العصبي

أعضاء الحس

الجهاز العضلي

السوائل الجسمية

الجهاز الدوري والليمف

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

الجهاز البولي

المضادات الحيوية

مواضيع عامة في المضادات الحيوية

مضادات البكتيريا

مضادات الفطريات

مضادات الطفيليات

مضادات الفايروسات

علم الخلية

الوراثة

الأحياء العامة

المناعة

التحليلات المرضية

الكيمياء الحيوية

مواضيع متنوعة أخرى

الانزيمات

علم الاحياء : التقانة الإحيائية : مواضيع عامة في التقانة الإحيائية :

ثورة الكواشف الحيوية الميكروبية Biosensors والاستخدامات البيئة

المؤلف:  علي ابراهيم علي عبيده واحمد عبد الفتاح محمود

المصدر:  اساسيات التقنية الحيوية

الجزء والصفحة: 

5-1-2016

8760

ثورة الكواشف الحيوية الميكروبية Biosensors  والاستخدامات البيئة  

 

ان عالم الميكروبات عالم واسع ومتنوع ويكاد يحتل كل جزء من حياتنا على سطح الارض فتتواجد الميكروبات في اعمق اعماق البحار والمحيطات واعلى اعالي الجبال وهي توجد في المناطق الحارة فبعضها يعيش بالقرب من فوهات البراكين حيث درجة الحرارة العالية كما توجد بين طيات الجليد فبعضها يعيش على عمق يزيد عن 400 متر تحت الثلج . كما نجدها في الغذاء الذي ناكله ، الفراش الذي ننام عليه ، الماء الذي نشربه والهواء الذي ننفسه ، بالإضافة الى انها توجد في التربة وداخل امعاء الانسان وفي اجهزة الهضم لبعض الحيوانات المجترة . وبل ترافق الميكروبات الانسان والحيوان والنبات رفقة ابدية حتى بعد الموت . اما الحقيقة التي لا يعرفها الكثير من الناس ان السواد الاعظم من الميكروبات لا تسبب مرضا ( مع ان بعضها ممرض ) ولا يجب التعامل معها على انها عدو ليس له من فرصه للنجاة الا الموت ، فالميكروبات دخلت بكثافة وخاصة في السنوات الاخيرة في الكثير من الصناعات وخاصة الصناعات الغذائية والطبية والزراعية والصيدلانية ومعالجة تلوث المياه والتربة وانتاج الطاقة ، كما انها تستخدم ككواشف حيوية Biosensors او بمعنى اخر انها تستخدم كأجهزة تحليل بيولوجية .

تعريف الكواشف الحيوية  Biosensors Definitions  

الكواشف الحيوية هي مكون او جهاز كشف حيوي يتكون من تداخل البكتيريا الكاملة او بعض منتجاتها كالإنزيمات والاجسام المضادة بأداة الكترونية لإنتاج اشارة قابلة للقياس . وللإشارات الالكترونية العديد من النوعيات القابلة للقياس مثل الكثافة والخصائص الطيفية , كما ان الطاقة قابلة للقياس ايضا من خلال عدد من الوحدات الالكترونية المتحركة . وهذا يماثل بالضبط ما يحدث في مخ الانسان حيث تستعمل الاشارات الضوئية والالكترونية للسيطرة على وظائف الجسم المختلفة . وينتج عن  هذا الكاشف الحيوي التفاعل بين المادة البيولوجية ومادة التفاعل المراد قياسها تغيرا يتحول الى نبضة او اشارة الكترونية او كهربائية بواسطة محول مناسب للطاقة .

وتصميم اجهزة الكواشف الحيوية للإحساس بالتغير والاستجابة له ، ويتم تضخيم الاشارة الكهربائية في جهاز الاحساس البيولوجي لتعطي شيئا يمكن قراءته على شاشة رقمية او طابعة ، وهناك العديد من انواع التغيرات التي تحدث فقد تكون عبارة عن انطلاق حرارة او ضوء او تغير في الرقم الهيدروجيني PH او في الكتلة او انتاج مركب كيميائي جديد . وللكواشف الحيوية اشكال متعددة واحجام تستعمل عادة لمراقبة التغير في الظروف البيئية . ونستطيع باستخدام الكواشف الحيوية اكتشاف وقياس تجمعات بكتيرية معينة والمواد الكيمياوية الخطرة او قياس مستويات الحموضة وباختصار نحن نستطيع الان استعمال البكتيريا للكشف عن البكتيريا في نفس الوقت .

لماذا الكواشف الحيوية ؟

كما هو معروف فان تكنولوجيا التخمرات Fermentation Technology   تلعب دورا رئيسيا في ثورة التكنولوجيا الحيوية ومنتجاتها الحديثة . ويمكن تقدير معظم المواد او البيئات المغذية التي تستخدم كعناصر مغذية للميكروبات المنتجة داخل هذه المخمرات بطرق تقليدية مثل استخدام اجهزة القياسات الضوئية Spectrophotometers  ، هذا اذا كانت هذه البيئات مكونة من مواد خام طبيعية غير مخلقة صناعيا اما اذا كانت مواد مصنعة فستصبح عملية تقديرها اثناء عملية التخمر امرا صعبا . ولا تقتصر او تحتكر طرق كشف سريعة وحساسة على تكنولوجيا التخمرات والعمليات البيوكيماوية فقط بل ان هناك حاجة ماسة لمثل هذه الكواشف والمقاييس لأجراء تحليلات تشخيصية سريعة ودقيقة وخاصة لمرضى العناية المركزة ، كما ان التشخيص السريع لتأثير الادوية على الجسم والإنزيمات والفيتامينات والهرمونات يعتبرا امرا في غاية الاهمية يساعد في سرعة تطوير الادوية الفعالة للأمراض المختلفة . كما ان هناك حاجة ملحة ايضا لكواشف تستخدم لرصد وتقيم جودة البيئة من حولنا سواء في الماء ( السطحي و الارضي) والتربة والهواء والتلوث الغذائي .

انواع الكواشف الحيوية الميكروبية Microbial Sensors Types  

1- الكواشف الحيوية الالكتروكيميائية Electrochemical Microbial Sensors  

وتتكون هذه الكواشف من ميكروب مثبت على غشاء ما ( مثل اغشية النيتروسليلوز وغيرها) والذي يثبت بدوره على جهاز الكتروكيميائي . ويمكن تقسيم هذه الكواشف الى قسمين :

  • كواشف حيوية تستخدم لرصد النشاطات التنفسية Respiration sensors   وفي هذا النوع من الكواشف الحيوية عادة ما تقاس التغيرات الحيوية الحادثة بالزيادة نتيجة عمليات التنفس التي تزيد نتيجة زيادة استهلاك عنصر الاوكسجين في البيئات المحيطة ، والميكروبات المستخدمة في هذا الكاشف هي ميكروبات هوائية التنفس ( لا تعيش الا في وجود عنصر الاوكسجين ) حيث تغمس الكترودات الاوكسجين المثبت عليها الغشاء المحمل بالميكروب الكاشف في محلول مشبع بالأوكسجين يضاف اليه عينة من المادة المراد قياس تركيزها فتنشط الميكروبات المحملة على الكاشف لتتغذي على هذه المادة وبالتالي تستهلك جزء من الاوكسجين المحيط بها الذي يمكن قياسه وتحيد العلاقة بين الاوكسجين المستهلك وتركيز المادة المختبرة .
  •  كواشف حيوية تستخدم لرصد النشاطات  الايضية Metabolism sensors  ويقصد بالنشاطات الايضية التغيرات الحيوية الناتجة عن عمليتي البناء والهدم في الميكروبات نتيجة وجود مادة ما في الوسط المحيط بها ومن هذه التغييرات الحيوية خروج الهيدروجين والامونيا وثاني اوكسيد الكربون او الاحماض العضوية من الخلايا الميكروبية للوسط المحيط بها ومن خلال قياس تركيز هذه النواتج الحيوية يمكن قياس تركيز المواد المراد اختبارها .

2- الكواشف الحيوية الضوئية  Photo-biosensors  

تعتمد على قياس الكثافة الضوئية المنبعثة من بعض الميكروبات وخصوصا البكتيريا المضيئة مثل الفيبريو فيشراي والفوتوبكتيريوم فوسفوريوم وغيرها من البكتيريا المنتجة للضوء .  وفي الحقيقة يعتمد حجم الكثافات الضوئية المنبعثة من هذه الانواع البكتيرية على التأثيرات الخارجية المحيطة بهذه البكتيريا من تباين في البيئات المغذية وظروف النمو كدرجة الحرارة والرطوبة والحموضة وغي ذلك الامر الذي يسهل ايجاد علاقة يمكن قياسها  بين حجم الكثافات الضوئية المنبعثة من هذه الانواع البكتيرية والتعرض لمواد محددة يراد قياسها . وترجع ميكانيكية انبعاث الضوء من هذه الميكروبات الى قدراتها عل انتاج انزيم يسمى  الوسيفيراز المضيء . ويتأثر خروج هذا الانزيم بالظروف البيئية المحيطة بالميكروب وطبقا لذلك فان العناصر المغذية لهذا الميكروب مثل الكلوكوز والاحماض الامينية ومثبطات نموها مثل المواد العضوية السامة والمعادن الثقيلة فيمكن قياسها . ويعتبر قياس الضوء الخارج من هذه الميكروبات اكثر حساسية من الكواشف الحيوية الاخرى مجتمعه .

وتعتبر المجموعة التشخيصية ميكرو توكس (Microtox)  من اشهر واكثر المجاميع التشخيصية على المستوى التجاري التي تستخدم الميكروبات الضوئية وخصوصا بكتيريا الفوتوبكتيريوم فوسفوريم كأداة لقياس درجة سمية عينة ما . ورغم نجاح هذا الاختبار في هذا المجال الا انه مع كثره استخدامه ظهرت بعض العيوب مثل احتياجه لمحاليل منظمة خاصة وعدم اعطاء قراءات ثابتة عند اعادة التجارب على نفس العينة عدة مرات ، كما انه لا يصلح للاستخدام في المتابعة الفورية المستمرة بالإضافة الى ان الميكروب المستخدم فيه لا يمثل العشائر الميكروبية الموجودة في اماكن ذات ظروف بيئية قاسية . ولتلافي عيوب هذا الاختبار ، قام علماء الهندسة الوراثية بتصميم كواشف حيوية ميكروبية منتجة للضوء اكثر ثباتا وقدرة على المعيشة في الظروف البيئة الصعبة ، ومن هذه الكواشف المهندسة وراثيا الكواشف الحيوية الضوئية المتخصصة وتحمل هذه الكواشف نوعين من الجينات ، النوع الاول عبارة عن جينات مسؤولة عن انتاج ضوء معين ( الوسيفيراز ) تتأثر شدته تبعا لتركيز المادة المقاسة وتسمى بجينات المراسل (Reporter genes) والنوع الثاني من الجينات عبارة عن جينات تشغيل (Promoter genes ) متخصصة لا تعمل الا في وجود المادة المحفزة لها ، وتزداد الكثافة الضوئية هنا حسب الزيادة في تركيز المادة التي يقدرها المصمم الكاشف . وفي بعض الانواع الميكروبية التي تعمل في ظروف نقص الاوكسجين ( ميكروبات لا هوائية ) تستبدل الجينات الخاصة بإنتاج الوسيفيراز بجينات خاصة بإنتاج البروتين الاخضر الفلورسنتي (GFP) والذي يعطي ضوءا اخضر يمكن قياسه دون الحاجة لوجود الاوكسجين في البيئية المحيطة . وهناك كواشف حيوية ضوئية غير متخصصة : وتحمل هذه الكواشف نوعين من الجينات ايضا ، النوع الاول هو جينات المراسل والنوع الثاني من الجينات عبارة عن جينات تشغيل غي متخصصة تعمل في وجود اي مادة فهي تنتج بروتين الوسيفيراز في اي وقت وبصفة مستمرة . وتصلح هذه الكواشف عادة في الكشف عن درجة سمية مركب او عينة او وسط بيئي ما وذلك عن طريق قدرة هذا المركب على قتل جزء او كل الميكروبات المختبرة وبالتالي تقل كمية الضوء المنبعثة نتيجة نقص عدد الخلايا ويعتبر هذا الاختبار هو البديل الامثل للمنتج التجاري ميكرو توكس .

3- الكواشف الحيوية الميكروبية الحرارية Thermistor  

ينمن ان تصمم بوضع الميكروبات المثبتة على حوامل معينة داخل جهاز مقفل يستطيع ان يقيس درجة حرارة الوسط المحيط فيه . ويعتمد هذا الكاشف على قياس الطاقة الحرارية المنبعثة نتيجة النشاط الميكروبي الناتج عن تلامس مادة التفاعل المراد قياسها مع جهاز القياس المحتوي على الميكروبات. ولكن هناك لهذا النوع من الكواشف الحيوية الميكروبية بعض العيوب مثل ارتفاع ثمنه وعدم دقته وذلك لفقد جزء من الطاقة الحرارية يتسرب في الجزر المحيط بالجهاز وبالتالي لا يمكن قياسه .

ويمكن هنا اجمال الطرق المستخدمة حاليا في رصد ومتابعة حركة المواد الكيميائية السامة والكشف عن الميكروبات الممرضة في طريقتين اساسيتين :

أ- طرق التحليل التقليدية Conventional Analysis Methods  

عادة ما تعتمد هذه الطرق على التحاليل الكيمائية والفيزيائية كالتحاليل الكروماتوجرافية والايونية والكاتيونية وغيرها وتعتبر طرق دقيقة وحساسة لحد كبير تمدنا بالتراكيب الحقيقية لأي عينة ولكن من ناحية اخرى فان استخدام هذه الطرائق يحاط بالكثير من التعقيدات فهي تحتاج الى اجهزة معقدة غالية الثمن غير موجودة في اي معمل كما تحتاج هذه الاجهزة لخبرات فنية عالية لأجرائها ، ناهيك عن الوقت الطويل الذي يستهلكه تجهيز العينات وتحليلها . كما انه برغم دقة وحساسية هذه الطرق فانها لم تقدم لنا الطريقة التي يتم بها تقدير درجة قابلية الملوثات للتحلل البيولوجي ، ودرجة تأثير هذه الكيماويات عل النظم البيولوجية وتأثيراها تحت الظروف الطبيعية عند وجودها في مخاليط مع غيرها من المركبات الكيمائية الاخرى .

ب- طرق التحليل البيولوجية Biological Analysis Methods  

كاستجابة من العلماء البيولوجيين لتلافي عيوب الطرق التقليدية ظهرت التحاليل البيولوجية . وعلى العكس من الطرق التقليدية فان طرق التحليل البيولوجية استخدمت بكفاءة عالية منذ زمن طويل لقياس سمية عينة او مركب ما على الكائن الحي . عل ايه حال تعتبر الطحالب والاسماك من الكائنات الحية الت استخدمت عند تطبيق هذه الاختبارات البيولوجية ، الا انه يعاب عليها انخفاض درجة حساسيتها واحتياجها لوقت طويل لإتمام الاختبار ، لذى لجا العلماء للبحث عن بديل اخر حيوي يتلافى هذين العبين .

ومن هنا ظهر استخدام الميكروبات ككواشف حيوية بدلا من الكائنات الحية الاخرى وعلى الاخص البكتيريا لما تتميز به من سرعة في معدل النمو والثبات الوراثي وانخفاض تكاليف انتاجها حيث لا حاجة لعزل او استخلاص بروتينات او انزيمات بالإضافة الى انها تتحمل ظروف بيئية قاسية من التباين في درجات الحرارة والحموضة ووفرة العناصر الغذائية ، ومن فوائدها ايضا ان فترة صلاحيتها اطول بكثير عن الكواشف الحيوية الاخرى . هذا بالإضافة الى ما تتميز به البكتيريا عن غيرها من الكواشف الحيوية الاخرى من سرعة اجراء الاختبارات عليها وان درجة حساسيتها واستجابتها للوسط المحيط بها عالية جدا .

تطبيقات الكواشف الحيوية Application of Biosensors  

1-  في مجال الصحة العامة  Field of Public Health  

عند التحدث عن اول الكواشف الحيوية يجدر الاشارة الا ان لمرض السكر الذي يصيب عدد كبير من البشر في كل انحاء العالم الفضل في نشوء فرعين مهمين من العلوم كان وسيكون لهما تأثيرا حيويا كبيرا على النهضة والتطور المتلاحق الذي تعيشه البشرية الان وهما علم الهندسة الوراثية الذي كان اول منتجاته التي دخلا مجال التسويق هو هرمون الانسولين البشري الذي انتج في بكتيريا E.coli  المهندسة وراثيا في بداية الثمانينات من القرن الماضي والعلم الثاني هو علم الكواشف الحيوية .

ففي عام 1930 وفي الولايات المتحدة الامريكية وحدها مات حوالي 10      %  من الناس بسبب مرض السكر ، المرض الذي كان يشكل ايضا مشكلة عالمية في ذلك الوقت . وكان من نتائج البحوث العلمية التي اجريت على مرضى السكر وجود الاضطرابات الايضية في الجسم نتيجة لزيادة تركيز الكلوكوز في الدم . وفي عام 1921 استطاع العلم هاربيرت اكتشاف هرمون الانسولين البشري الذي يفرز من الكبد ويقوم بضبط تركيز الكلوكوز في الدم .

لكن وجد انه اذا كان البنكرياس غير قادر على انتاج وافراز هرمون الأنسولين بكمية كافية لاتمام عملية ضبط مستوى السكر فان تركيز الكلوكوز في الدم يزداد مسببا مرض السكر . وبعد ذلك امكن انتاج هذا الهرمون واعطائه لمرضى السكر عن طريق الحقن كطريقة للمعالجة . ولكن لضمان نجاح المعالجة بالأنسولين ظهرت حلجة كلا من الاطباء والمرضى الى وسيلة لمراقبة مستمرة لتركيز السكر في الدم بغرض التدخل والسيطرة على المرض في الوقت المناسب . ولذا في عام 1962 استطاع العالم الامريكي ليلند كلارك تطوير اول كاشف حيوي لمراقبة تركيز الكلوكوز في الدم بشكل مستمر ويعتبر هذا المنتج احد اهم المنتجات التجارية الناجحة على مستوى العالم كله .

ومن المتوقع حدوثه قريبا انه يمكن زرع هذا الكاشف في الاوعية الدموية في جلد المريض مما يمكنهم  من رصد احتياجاته من الانسولين بشكل ادق ، فاذا تم توصيل هذه الاداة بمضخة  دقيقة يمكن اطلاق الانسولين منها بشكل تلقائي عند الحاجة اليه ، وهذا في الواقع يمثل امداد المريض ببنكرياس تلقائي ، وهذا التحكم سيقلل بدون شك من الاعراض الجانبية لمرض السكر كالتأثير على العين واتلاف الكلى  التي يعاني منها بعض مرض السكر نتيجة ارتفاع وانخفاض غير دقيق لتركيز الانسولين والذي يحصل عليه المرضى عن طريق الحقن .

اذن يعتبر المجال الطبي الان من اكثر المجالات استخداما للكواشف الحيوية وهي مفيدة خاصة في التشخيص الاكلينيكي . فاستخدام الكواشف الحيوية يقلل من المخاطر والاخطاء الناتجة عن عملية التشخيص كما يقلل ايضا من التكلفة . وما ان يتم بناء هذه الكواشف على نطاق واسع ، فتتيح للمارس العام اختبار مرضاه في عيادته بدلا من اللجوء الى معامل المستشفيات مما يوفر المال ويجنب المريض الحاجة لمعاودة المستشفى عدة مرات للحصول على نتائج التحاليل والتشخيص كما انه يمكن بدء العلاج بشكل اسرع . كما ان لاستخدام الكواشف الحيوية مميزات اخرى مثل صعوبة حدوث اخطاء في عملية التداول لعينة المريض او فقدها او تلوثها وهذا بالطبع سيكون مفيدا في الكشف عن العقاقير لدى الرياضيين ، حيث توجد محافظ للكواشف الحيوية الان تستخدمها الشرطة والاطباء للكشف عن كميات صغيرة من العقاقير . كما تجدر الاشارة هنا الى مدى ما يمكن لن يضيفه علم الكواشف الحيوية للبشرية وخاصة المجال الطبي .

وعما قريب سنجد كاشف حيوي يوضع على طرف الاصبع وبحجم راس الدبوس وربما اصغر من ذلك ليعطي دلالات عن حالة الجسم العامة مثل درجة الحرارة ، ضغط الدم ، مستوي الاوكسجين في الدم والحالة العصبية والمزاجية للإنسان . وسيتم ذلك عن طريق استقبال اشارات الكترونية منبعثة من هذا الكاشف الحيوي على جهاز كمبيوتر صغير بحجم كف اليد موضوع امام الطبيب المعالج على مكتبة او مع المريض نفسة في منزله ليعطي نتائج المطلوبة في ثوان معدودة ودون الحاجة لأجراء تحاليل باهظة الثمن وليست بالدقة الكافية . وهذه ليست مجرد افكار او شطحات علماء في معاملهم بل دخلت في حيز التنفيذ الفعلي واستطاع احد العلماء تصميم شريحة رقيقة من السليكون ( 2 مم) توضع على الجلد لتعطي قراءة فورية لدرجة حرارة الجسم وتقوم بعض المعامل الاخرى بتطوير هذا الكاشف الحيوي ليقيس ايضا مستوى تركيز الاوكسجين في الدم عن طريق رصد درجة التغير في لون الدم الاحمر نتيجة ارتفاع او انخفاض مستوى الاوكسجين في الدم ، ليس هذا فحسب بل انه امكن ايضا انتاج كواشف حيوية للكشف عن السرطانات وتمييز الحميد منها عن الخبيث ومازال التطوير والتحديث مستمرا .

2- في مجال الهندسة الوراثية Field of Genetic Engineering  

من المعروف ان المادة الوراثية تتكون من اربعة حروف هجائية تدل عليها ومعرفة لها كأي لغة حية يتعامل بها الجنس البشري . وكما تقول الحكمة ان المرء مخبئ تحت لسانه فاذا تكلم عرف ، اصبح الان معرفة تتابع هذه الحروف هو البصمة الوراثية التي تميز كل كائن حي عن الاخر ، وبين الانواع المختلفة  ، بل كل شخص عن غيره داخل كل نوع . ولمعرفة وفك الشفرات التتابع الوراثي للإنسان – فيما عرف بمشروع الجينوم البشري – استغرق ذلك عدة سنوات انفقت خلالها اموال طائلة . لذلك تقوم الان معامل عديدة في العالم بتطوير طرق جديدة لقراءة تتابع المادة الوراثية للكائنات الحية باستخدام الكواشف الحيوية لتعطي سرعة عالية ودقة فائقة واسعار منافسة بما يماثل تحديد وتعيين فصيلة الدم عند الانسان او اختبار الحمل عند السيدات وما شابه ذلك من التحاليل السريعة والبسيطة والرخيصة الثمن .

3- استخدامات اخرى

ان احد اكبر الاستخدامات للكواشف الحيوية الميكروبية هو استخدامها في تنظيم العمليات الصناعية ومراقبة جودة البيئة فقد امكن استخدام خلايا حية ( خميرة او بكتيريا ) بالارتباط مع الكترودات لقياس الاحماض الامينية والكحول والفينول والميثان والعديد من السكريات المختلفة والمضادات الحيوية حيث يمكن رصد الظروف الداخلية للمخمرات والذي يعتبر مفيدا في المزارع المستمرة . وقد تمكن عدد من العلماء من انتاج كواشف حيوية بيئية لها القدرة على المتابعة المستمرة لحالة عمليات تنقية البيئة من الملوثات الصناعية مثل الكلوروايثيلين الثلاثي والبنزين والتولوين والنفثالين والفينول وعديد من مركبات البترول الاخرى وبدا الخروج بهذه الكواشف الحيوية من الاختبارات المعملية الى حيز التطبيق على نطاق واسع  . ويتوقع ان يتم استخدام الكواشف الحيوية مستقبليا في مجالات الزراعة والطب البيطري والدفاع والاغراض العسكرية ( الكشف عن غازات الاعصاب والسموم والمفرقعات والبكتيريا والفيروسات الفتاكة) .

نخلص من كل ما سردناه عن اسس وتطبيقات الكواشف الحيوية الميكروبية الى ان هذه الكواشف تعتبر ثورة علمية جديدة تتألف لإنتاجها مجموعة من العلوم المختلفة كالبيولوجيا والميكروبيولوجيا والهندسة الوراثية والمعلوماتية الحيوية والالكترونيات وغيرها وان تطور هذه الكواشف مرهون بل مرتبط ارتباطا وثيقا بتطور كل هذه العلوم مجتمعة . كما يجدر بنا هنا ان نستخلص سريعا اهم ما يميز هذه الكواشف عن غيرها من طرق الرصد الاخرى . فتتميز الكواشف بقدراتها الفائقة عل التمييز بين المواد المراد قياسها والمواد الاخرى القريبة الشبة منها . ونظرا لان الكواشف الحيوية تعطي قيم للقياس في الحال دون الحاجة للانتظار فترات طويلة للحصول على النتائج فانها تعتبر الطريقة التحليلية الاسرع مقارنة بطرق التحليلية العادية . كما لا يحتاج القياس بالكواشف الحيوية الى اخذ عينات واجراء تجهيز لها قبل التحليل بل يكفي ان تغمس الكاشف في المادة المراد قياسها لتحص عل النتائج فوريا .ومن اهم ما يميز الكواشف الحيوية الميكروبية انه يمكن استخدامها لمرات عديدة على عكس اختبارات المناعة او الانزيمات التي تستخدم لمرة واحدة فقط .

المصادر:

عبيده ، علي ابراهيم علي و محمود ، احمد عبد الفتاح .اساسيات التقنية الحيوية . كلية الزراعة جامعة الاسكندرية .