ई. कोलाई आधारित बायोइलेक्ट्रॉनिक सेंसर

ई. कोलाई का उपयोग करके विकसित बायो-सेंसर के बारे में

• आनुवंशिक रूप से इंजीनियर्ड एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया द्वारा निर्मित एक जीवित बायो सेंसर, जो पारे की उपस्थिति को सरल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा समझने योग्य विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।

सेंसर कैसे कार्य करता है

• क्रियाविधि: ये जीवाणु विशिष्ट यौगिकों का पता लगाते हैं, सूचना को संसाधित करते हैं, और वहनीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अनुकूल विद्युत संकेत उत्पन्न करते हैं।
• ई. कोलाई को तीन भागों वाले एक मॉड्यूलर बायो सेंसर के रूप में डिजाइन किया गया है:
  • संवेदन मॉड्यूल (Sensing module) – लक्ष्य रसायन का पता लगाता है।
  • प्रसंस्करण मॉड्यूल (Processing module)- संकेत को प्रवर्द्धित या संसाधित करता है।
  • आउटपुट मॉड्यूल (Output module)- फेनाजीन उत्पन्न करता है, जो वोल्टामेट्री (एक विद्युत-रासायनिक विधि) द्वारा पता लगाने योग्य अणु हैं।
• जब फेनाजीन किसी इलेक्ट्रोड के संपर्क में आते हैं, तो एक मापनीय विद्युत धारा उत्पन्न होती है।

प्रमुख प्रयोग

• शर्करा संसूचन (Sugar Detection): 2 घंटे के भीतर अरेबिनोज (एक पादप शर्करा) का पता लगाया गया।
• पारा संसूचन (Mercury Detection): 3 घंटे के भीतर जल में (विश्व स्वास्थ्य संगठन की सीमा से नीचे) पारा आयनों की पहचान की गई।
• लॉजिक गेट प्रदर्शन (Logic Gate Demonstration): एक “AND” लॉजिक गेट लागू किया गया, जो केवल तभी संकेत उत्पन्न करता है, जब दो विशिष्ट अणु एक साथ उपस्थित हों।

महत्त्व

• सीमाएँ: पारंपरिक बायो सेंसर जटिल वातावरण में संवेदनशील, महँगे या धीमे होते हैं।
• संपूर्ण-कोशिका बायो सेंसर के लाभ: जीवित सूक्ष्मजीव स्वयं रखरखाव और मरम्मत कर सकते हैं, लेकिन आमतौर पर ऐसे ऑप्टिकल सिग्नल उत्पन्न करते हैं, जिन्हें ‘पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स’ के साथ एकीकृत करना मुश्किल होता है।
• विद्युत उत्पादन में नवाचार: नया डिजाइन विद्युत धारा उत्पन्न करता है, जिससे यह कम लागत वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ संगत हो जाता है।
• कम लागत: पारंपरिक एंजाइम-आधारित बायो सेंसर का एक लागत प्रभावी, प्रोग्राम करने योग्य और सतत् विकल्प प्रदान करता है।
• पर्यावरण निगरानी, जल सुरक्षा, चिकित्सा निदान और जैव-इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक है।

एस्चेरिचिया कोलाई (ई. कोलाई) के बारे में

• परिभाषा: ई. कोलाई एक छड़ के आकार का जीवाणु है, जो एंटरोबैक्टीरिएसी परिवार से संबंधित है और आमतौर पर मनुष्यों और अन्य समतापी (Warm-blooded) वाले जानवरों की आँतों में पाया जाता है।
• विषाक्तता: हालाँकि अधिकांश ‘स्ट्रेन’ हानिरहित या लाभदायक भी होते हैं, कुछ, जैसे शिगा टॉक्सिन प्रोडूसिंग ई. कोलाई (STEC), गंभीर संक्रमण उत्पन्न कर सकते हैं।
• स्वास्थ्य पर प्रभाव: मूत्र मार्ग में संक्रमण, श्वसन संबंधी बीमारियाँ, निमोनिया और दुर्लभ मामलों में, तीव्र गुर्दे की क्षति का कारण बन सकता है।
  • STEC स्ट्रेन शिगा टॉक्सिन नामक विषाक्त पदार्थों के माध्यम से खाद्य जनित रोग उत्पन्न करते हैं।
• संचरण: मुख्य रूप से दूषित भोजन और जल के माध्यम से संक्रमण फैलता है, जिसमें अधपका माँस, कच्चा दूध, सब्जियाँ और अंकुरित अनाज शामिल होते हैं।

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