المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

تدفقات الاستثمار الأجنبي المباشر الوافد للدول العربية
2023-02-05
الغناء
4-7-2016
الملك منتو حتب آثاره في العرابة المدفونة.
2024-01-29
Alfred Theodor Brauer
10-7-2017
رقابة على الأخلاقية الإدارية في الجزائر
25-6-2018
László Lovász
25-3-2018

Piezoelectric Biosensors  
  
1329   10:08 صباحاً   date: 21-1-2021
Author : John M Walker and Ralph Rapley
Book or Source : Molecular Biology and Biotechnology 5th Edition
Page and Part :

Piezoelectric Biosensors


The piezoelectric effect is due to some crystals containing positive and negative charges that separate when the crystal is subjected to a stress, causing the establishment of an electric field. As a consequence, if this crystal is subjected to an electric field it will deform. An oscillating electric field of a resonant frequency will cause the crystal to vibrate with a characteristic frequency dependent on its composition and thickness and also the way in which it has been cut. As this resonant frequency varies when molecules adsorb on the crystal surface, a piezoelectric crystal may form the basis of a biosensor. Even small changes in resonant frequencies are easy to determine with precision and accuracy using straightforward electronics. Differences in mass, even as small as 1 ng cm–2, can be measured when adsorbed on the sensing surface. Changes in frequency are generally determined relative to a similarly treated reference crystal but without the active biological material. As an example, a biosensor for cocaine in the gas phase may be made by attaching cocaine antibodies to the surface of a piezoelectric crystal.

This biosensor changes frequency by about 50 Hz for a 1 ppb atmospheric cocaine sample and can be reused after flushing for a few seconds with clean air. The relative humidity of the air is important, because if it is too low the response is less sensitive and if it is too high the piezoelectric effect may disappear altogether. Cocaine in solution can be determined after drying such biosensors.

Enzymes with gaseous substrates or inhibitors can also be attached to such crystals, as has been proved by the production of biosensors for formaldehyde incorporating formaldehyde dehydrogenase and for organophosphorus insecticides incorporating acetylcholinesterase.
One of the drawbacks preventing the more widespread use of piezoelectric biosensors is the difficulty in using them to determine analytes in solution. The frequency of a piezoelectric crystal depends on the liquid’s viscosity, density and specific conductivity. Under unfavourable conditions, the crystal may cease to oscillate completely. There is also a marked effect of temperature due to its effect on viscosity. The binding of material to the crystal surface may be masked by other intermolecular effects at the surface and bulk viscosity changes consequent upon even small concentration differences. There is also the strong possibility of interference due to non-specific binding.
Antibody–antigen binding can be determined by measuring the frequency changes in air after drying the crystal. Such procedures, although sensitive, are difficult to reproduce repetitively, as the antibody layer may be partially lost when the antigen is removed. However, oneshot biosensors have been developed, using this principle, for the detection of several food contaminants such as enterobacteria. Piezoelectricity is also utilised in surface acoustic wave (SAW) devices where a set of interdigitated electrodes is microfabricated at each end of a rectangular quartz plate (Figure .). Binding of molecules to the surface affects the propagating wave, generated at one end, such that its frequency is reduced before reception at the other. The sensitivity of these devices is proportional to their frequency and dependent on minimising the interference from non-specific binding.

Figure . A surface acoustic wave (SAW) biosensor.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.