وضعیت: باز
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1403/07/01
مهلت ارسال پیشنهاد: 1403/07/30
فرصتها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزالها: https://ghazal.inif.ir
غلظت یک سیال که ناشی از تعداد عناصر موجود در آن در يك حجم مشخص میباشد، تاثیر مستقیمی بر ضریبشکست سيال دارد. برای مثال تغيير غلظت آلایندههای موجود در آب یا روغن خوراکی، آلایندههای هوا، اجزای تشکیلدهنده نفت، تعداد سلولهای مختلف موجود در خون و … منجر به تغییر ضریبشکست سيال خواهد شد. اگر هریک از این سیالات وارد یک میکروکاواک شوند، طول موج تشديدي ناشی از مدهای گالری نجوا در ميكروكاواك بهطور حساس وابسته به ضريبشكست سيال خواهد شد و میتوان با مطالعه فرکانس نور تشدیدی کاواک، غلظت عناصر موجود در سیال را تشخیص داد.
بایوسنسورهای فیبر نوری که در دو دهه اخیر توجه زیادی را به خود جلب کردهاند، روشی غیرمخرب و با حساسیت بالا جهت تشخیص غلظت سیال در محیطهای مایع هستند. این بایوسنسورها زمان پاسخ کوتاه، حد تشخیص بسیار کم، قابلیت حمل آسان و… دارند. نوع خاصی از این بایوسنسورها، بایوسنسور بر پایه مدهای گالری نجوا (WGM) هستند که به دلیل حساسیت و دقت بسیار بالا، در طیف وسیعی از بایوسنسورها کاربرد خواهند داشت. از جمله کاربردهای گسترده میکروبایوسنسورهای WGM تشخیص سریع بیماریها (شناسایی بیومارکرهای خاص در مقادیر بسیار کم)، مانیتورینگ محیطی (نظارت بر کیفیت آب و هوا و تشخیص آلودگیها و مواد سمی، بررسی تغییرات اکوسیستمها) هستند.
هدف از این طرح دستیابی به دانش فنی بایوسنسور WGM جهت اندازهگیری دقیق غلظت آلایندههای موجود در آب (ابعاد از 5 تا50 پیکومولار) با استفاده از تکنولوژی فیبر نوری مخروطی و چیدمان اپتیکی کاواک کروی (با ابعاد محدوده میکرومتر ساختهشده با دستگاه پردازش فیبر شیشهای) و فیبر نوری مخروطی است.
این تیم متشکل از اعضای آزمایشگاه پالسهاي فوق كوتاه و كاربردهاي آن در پژوهشكده ليزر و پلاسما دانشگاه شهيد بهشتي است. آقاي دكتر مسعودي رياست آزمايشگاه را بر عهده دارند و خانم مليكا اسماعيلي دانشجوي دكتري هستند. تیم اجرایی این طرح تجربه طولاني در طراحي، ساخت و تعمير ليزرهاي فيبري و كار با فيبر نوري دارند. این طرح براساس پروپوزال مصوب دانشجوي دكتري خانم اسماعيلي روي تحقيق و توسعه ساخت بيوسنسور WGM جهت بررسي عناصر گلبول سفيد موجود در خون ارائهشدهاست.
امروزه با پیشرفت تکنولوژی، ساخت قطعات میکرومتری مسیر جدیدی برای ساخت بایوسنسورهای با حساسیت بالا در فناوریهای فوتونیکی ایجاد نمودهاست. یکی از انواع بایوسنسورهای اپتیکی میکرومتری، بایوسنسورهای مبتنی بر مدهای گالری نجوا (WGM) هستند. اساس کار این بایوسنسورها بازتاب داخلی نور در یک کاواک با تقارن استوانهای است. اگر کاواک در محیطی شامل عناصر بسیار کوچک بیولوژیکی قرار بگیرد و ویژگی سطحی کاواک به صورتی باشد که ذرات به آن بچسبند، امکان تشخیص و شناسایی این عناصر فراهم خواهد شد.
میکروبایوسنسورهای WGM به عنوان ابزاری نوین و کارآمد در تشخیص آلودگیهای آب و کنترل کیفیت محیط زیست در حال توسعه هستند. این حسگرها با توانایی شناسایی سریع و دقیق آلایندهها، از جمله باکتریها و مواد شیمیایی مضر، نقش مهمی در نظارت بر منابع آبی ایفا میکنند. با توجه به افزایش نگرانیها درباره آلودگی آب و تأثیرات آن بر سلامت عمومی، ضرورت ساخت و توسعه این میکروبایوسنسورها به وضوح احساس میشود. این حسگرها قادرند غلظتهای بسیار پایین آلایندهها را در محدوده پیکومولار شناسایی کنند، که این ویژگی آنها را برای کاربردهای محیطی و بهداشتی بسیار مناسب میسازد. استفاده از فناوریهای پیشرفته مانند فیبر نوری مخروطی و چیدمان اپتیکی کاواک کروی، دقت و حساسیت این حسگرها را به طرز چشمگیری افزایش میدهد. علاوه بر این، قابلیت اندازهگیری در زمان واقعی به کاربران امکان میدهد تا به سرعت به بحرانهای آبی پاسخ دهند. همچنین، این حسگرها میتوانند به عنوان ابزارهای قابل حمل برای آزمایشهای میدانی مورد استفاده قرار گیرند، که نیاز به آزمایشگاههای بزرگ را کاهش میدهد. با توجه به تأثیرات منفی آلودگی آب بر سلامت انسان و اکوسیستم، توسعه این حسگرها نه تنها به حفاظت از منابع آبی کمک میکند بلکه به ارتقاء کیفیت زندگی نیز منجر خواهد شد. در نهایت، سرمایهگذاری در تحقیق و توسعه میکروبایوسنسورهای WGM یک ضرورت غیرقابل انکار برای آیندهای پایدارتر است.
بازار این میکروبایوسنسورها، به ویژه در زمینههای تشخیصی و محیط زیستی، شاهد رشد قابل توجهی است. طبق گزارشها، بازار بایوسنسورها در سال 2021 به 25.5 میلیارد دلار رسید و پیشبینی میشود که این رقم تا سال 2026 به 36.7 میلیارد دلار افزایش یابد. این نشاندهنده یک رشد سالانه حدود 7.9 درصد است و انتظار میرود تا سال 2028 به 41.8 میلیارد دلار برسد. به طور کلی، میکروبایوسنسورهای WGM با توجه به کاربردهای متنوع و نیاز روزافزون به نظارت بر سلامت و کیفیت محیط، سهم مهمی از بازار بایوسنسورها را تشکیل میدهند. با ادامه روند پیشرفت فناوری و افزایش آگاهی عمومی درباره سلامت، انتظار میرود که این سهم همچنان رشد کند.
هدف از این طرح، دستیابی به دانش فنی بایوسنسور WGM جهت اندازهگیری دقیق غلظت آلایندههای موجود در آب (ابعاد از 5 تا 50 پیکومولار) است. برای تحقق این هدف، از تکنولوژی پیشرفته فیبر نوری مخروطی استفاده میشود که به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد خود، دقت و حساسیت بالایی را در اندازهگیری فراهم میآورد. علاوه بر این، چیدمان اپتیکی کاواک کروی با ابعاد محدوده میکرومتر، که با دستگاههای پردازش فیبر شیشهای ساخته شده، به بهبود عملکرد حسگر کمک میکند. این ترکیب فناوریها امکان شناسایی و تحلیل دقیق آلایندهها را در مقیاسهای بسیار کوچک فراهم میآورد. همچنین، استفاده از این روشها باعث کاهش زمان پاسخگویی و افزایش کارایی در نظارت بر کیفیت آب میشود. در نهایت، این طرح به دنبال ارائه راهکارهای نوین برای حفاظت از منابع آبی و ارتقاء سلامت عمومی است.
مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است: