بیوتکنولوژی، به‌عنوان یک علم چندرشته‌ای، از ترکیب علوم زیستی و فناوری‌های مربوط به آن برای ایجاد نوآوری‌های بیولوژیکی و بهبود فرایندها و محصولات مبتنی بر زیست استفاده می‌کند. در این راستا، تجهیزات بیوتکنولوژی نقش بسیار مهمی در توسعه و پیشرفت این صنعت بازی می‌کنند.
تجهیزات آزمایشگاه بیوتکنولوژی عبارت‌اند از ابزارها، دستگاه‌ها، و سیستم‌هایی که به شما اجازه می‌دهند تا فرایندهای زیستی را درک کرده و آزمایش‌های بیولوژیکی انجام دهید و محصولات بیوتکنولوژی به تولید برسند. این تجهیزات شامل انواع طیف وسیعی از ابزارها و دستگاه‌ها می‌شوند، از جمله دستگاه‌های تجزیه‌وتحلیل ژنتیکی، دستگاه‌های کشت سلولی، سیستم‌های تصویربرداری سلولی که هر یک کارایی و خاصی داشته و در این راستا کمک‌کننده خواهند بود.
هر چند که تجهیزات آزمایشگاهی بیوتکنولوژی بسیار حیاتی هستند، اما چالش‌هایی برای استفاده از آنها وجود دارند. هزینه بالای تجهیزات، نیاز به تخصص بالا برای استفاده از آنها و مسائل اخلاقی و زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از آنها از جمله این چالش‌ها هستند. اما باتوجه‌به پیشرفت‌های فناوری و تلاش‌های صورت‌گرفته در زمینه بیوتکنولوژی، این چالش‌ها در آینده کوتاه با راه‌حل‌های مناسب برطرف خواهند شد.
بیوتکنولوژی چیست؟
بیوتکنولوژی استفاده از زیست‌شناسی برای توسعه محصولات، روش‌ها و ارگانیسم‌های جدید است و هدفش بهبود سلامتی انسان و جامعه است. بیوتکنولوژی که به طور معمول با عنوان بیوتک هم شناخته می‌شود، از آغاز تمدن با اهلی‌سازی گیاهان، حیوانات و کشف تخمیر وجود داشته است.
کاربردهای اولیه بیوتکنولوژی منجر به توسعه محصولاتی مانند نان و واکسن‌ها شد. بااین‌حال، این رشته در طول قرن گذشته به شکل قابل‌توجهی تکامل‌یافته و به‌نحوی‌که ساختارهای ژنتیکی و فرایندهای بیومولکولاری ارگانیسم‌های زنده را تغییر می‌دهد. عملکرد مدرن بیوتکنولوژی از تخصص‌های مختلف علوم و فناوری مانند زیر بهره می‌برد:
- بیولوژی مولکولی
- شیمی
- مهندسی ژنتیک
- ژنومیک
- نانوتکنولوژی
- اطلاعات شناسی
همچنین باید بدانید که لوازم مصرفی این رشته با سایر آزمایشگاه تفاوت‌هایی دارند، اما در لیست لوازم مصرفی آزمایشگاهی بیوتکنولوژی می‌توانند تجهیزاتی مانند سمپلر که در هر آزمایشگاهی دیده می‌شود هم پیدا کرد.
تاریخچه‌ای در مورد بیوتکنولوژی و تجهیزات آن
بیوتکنولوژی حداقل ۶۰۰۰ سال پیش با انقلاب کشاورزی شروع شد. در این دوران اولیه با بهره‌برداری از ارگانیسم‌های زنده در شکل طبیعی خود یا تغییر ژنتیکی آنها از طریق انتخابی مشخص می‌شد.
هم‌زمان با این اتفاق، انسان‌ها یاد گرفتند که فرایند زیستی تخمیر را به کار بگیرند تا نان، الکل و پنیر تولید کنند. افراد همچنین شروع به تغییر ژنتیکی گیاهان و حیوانات اهلی از طریق انتخابی کردن، کردند.
در طول زمان، گونه‌هایی که به طور خاص انتخاب می‌شدند، تکامل‌یافته و از نیاکان وحشی خود متفاوت می‌شدند. به‌عنوان‌مثال، در طول انقلاب کشاورزی، گندم‌های خاص به طور انتخابی برای باقی‌ماندن در ساقه برگزیده شدند، چرا که انواع وحشی این گیاه پس از رشد، از ساقه جدا می‌شدند.
بااین‌حال، روش‌های بیوتکنولوژی مانند انتخاب انتخابی زمان زیادی برای نشان‌دادن تغییرات در گونه‌ها نیاز دارند. بیوتکنولوژی تا قرن نوزدهم محدود به این روش‌های کشاورزی آهسته بود تا زمانی که زیست‌شناس گرگور مندل اصول پایه‌ای بهورزی و ژنتیک را کشف کرد.
همچنین، در آن دوران، دانشمندان لوئی پاستور و جوزف لیستر فرایندهای میکروبی تخمیر را کشف کردند. این اساسی برای صنایع بیوتکنولوژی بود که در آن دانشمندان به طور مستقیم با فرایندهای مولکولی و ژنتیکی ارتباط برقرار می‌کنند.
بر اساس کار این دانشمندان، مهندسی ژنتیک در سال ۱۹۷۳ توسعه یافت و به‌مرور تجهیزات آزمایشگاهی مانند سمپلر آزمایشگاهی هم اختراع شدند و در این عرصه بسیار کمک‌کننده بوده‌اند.
بیوتکنولوژی و تجهیزات بیوتکنولوژی در چه زمینه‌هایی کاربرد دارد؟
اگر با لیست تجهیزات آزمایشگاهی معمول آشنایی داشته باشید، متوجه خواهید شد که تجهیزات بیوتکنولوژی متفاوت بوده و از همین موضوع هم می‌توان متوجه شد بیوتکنولوژی کاربردهای متفاوتی با سایر رشته‌های آزمایشگاهی دارد. ازاین‌رو در ادامه این بخش می‌خواهیم به کاربردهای بیوتکنولوژی بپردازیم که بسیار گسترده و البته مهم هستند:
1. صنعت داروسازی
بیوتکنولوژی در توسعه داروها نقش بزرگی دارد. از طریق مهندسی ژنتیک، می‌توان مواد مؤثرهای دارویی را به‌صورت مصنوعی تولید کرده و به درمان بیماری‌ها کمک کرد. همچنین، بیوتکنولوژی در تولید واکسن‌ها نیز استفاده می‌شود که هر سال جان انسان‌های زیادی را نجات می‌دهند.
2. محیط‌زیست
بیوتکنولوژی در حفاظت و بهبود محیط‌زیست نقش مهمی دارد. مثلاً، با استفاده از میکروب‌ها و آنزیم‌ها، می‌توان ضایعات آلی و زباله‌ها را تجزیه‌وتحلیل کرده و به تصفیه فاضلاب کمک کرد. همچنین، بیوتکنولوژی در تولید سوخت‌های زیستی و تقویت عملکرد فرایندهای تصفیه هوا و آب نیز کاربرد دارد. البته باید بدانید که لیست تجهیزات آزمایشگاهی مورداستفاده در این حوزه با سایر کاربردهای بیوتکنولوژی متفاوت خواهد بود.
3. کشاورزی و محصولات غذایی
بیوتکنولوژی در کشاورزی نقش مهمی دارد. با استفاده از تکنیک‌های این حوزه، می‌توان ویژگی‌های موردنظر را در گیاهان کشاورزی تقویت کرده، مقاومت در برابر بیماری‌ها و آفات را افزایش داده و عملکرد محصولات را بهبود بخشید. همچنین، بیوتکنولوژی در تولید محصولات غذایی نوآورانه مانند غذاهای فرموله شده و افزودنی‌های غذایی نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد.
4. پزشکی و تشخیص بیماری
در پزشکی، بیوتکنولوژی در تشخیص بیماری‌ها و توسعه روش‌های درمانی پیشرفته مورداستفاده قرار می‌گیرد. مثلاً، تست‌های ژنتیکی و تشخیصی مبتنی بر DNA می‌توانند به تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و عفونی کمک کنند. همچنین، درمان‌های سلولی و ژنی که بر اساس بیوتکنولوژی توسعه یافته‌اند، برای درمان بیماری‌های مزمن مانند سرطان و بیماری عصبی بسیار امیدوارکننده هستند.
تجهیزات مختلف بیوتکنولوژی
به‌طورکلی، در بیوتکنولوژی از مجموعه‌ای از تجهیزات استفاده می‌شود که شامل تجهیزات تحلیلی، تجهیزات جداسازی و تجهیزات عمومی مانند سانتریفیوژ و سمپلر مصرفی و فریزر می‌شوند. در زیر به برخی از تجهیزات کارآمد در بیوتکنولوژی اشاره خواهیم کرد:
تجهیزات سکانسینگ (DNA Sequencing Equipment)
این تجهیزات برای تعیین ترتیب توالی‌های DNA استفاده می‌شوند. آنها شامل دستگاه‌هایی مانند سیستم‌های سنتز DNA و سیستم‌های سکانسر DNA می‌شوند و خوب است بدانید که این دستگاه‌ها در زمینه بیوتکنولوژی اهمیت بسیار زیادی دارند.
تجهیزات تجزیه (DNA Analyzer)
این تجهیزات برای تحلیل و تفسیر داده‌های مربوط به توالی DNA استفاده می‌شوند. تجهیزات الکتروفورز ژل، سیستم‌های کپی‌سنجی DNA و تجهیزات تدفین DNA از جمله تجهیزاتی هستند که در این دسته قرار می‌گیرند.
سیستم‌های جداسازی (DNA Sequencers)
این تجهیزات برای جداسازی توالی‌های خاص DNA استفاده می‌شوند. از جمله دستگاه‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند، می‌توان به سیستم‌های کروماتوگرافی کورتز و سیستم‌های انتقال الکتروفورتیک DNA اشاره کرد.
فلورومتر (Fluorometer)
این تجهیزات برای اندازه‌گیری و تشخیص فلوئورسانس مواد بیولوژیکی مانند DNA و پروتئین‌ها استفاده می‌شوند. آنها معمولاً در تجزیه‌وتحلیل DNA، اندازه‌گیری غلظت DNA و تشخیص رنگ‌های DNA مورد به کار می‌روند.
دستگاه‌های (PCR Machines)
این دستگاه‌ها برای تکثیر توالی‌های خاص DNA در روش PCR (Polymerase Chain Reaction) به کار می‌روند. آنها قادر به چرخه‌های گرمایی متعدد برای تکثیر DNA هستند و در تحقیقات ژنتیکی، تشخیص بیماری‌ها و تحقیقات مولکولی استفاده می‌شوند.
تجهیزات آزمایشگاهی عمومی
این شامل تجهیزاتی مانند سانتریفیوژ، فریزر، اتوکلاو و تجهیزات اندازه‌گیری مانند میکروپیپت، میکروپلیت و انواع سمپلر می‌شود. البته این تجهیزات انواع مختلفی دارند، به‌عنوان‌مثال باید در زمان خرید به نوع سمپلر دقت کنید چرا که قیمت سمپلر ثابت یا هر نوع دیگر آن، متفاوت خواهد بود.
چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی تجهیزات بیوتکنولوژی
امروزه برندهای زیاد هستند که تجهیزات مورداستفاده در زمینه بیوتکنولوژی را تولید و عرضه می‌کنند. بااین‌حال اگر قصد تجهیز آزمایشگاه خود را دارید، بهتر است به دنبال بهترین شرکت تجهیزات آزمایشگاهی باشید که تنوع خوبی از دستگاه‌های مورداستفاده در بیوتکنولوژی را داشته باشد.
علاوه بر این موضوع، چالش‌های دیگری هم برای تهیه و استفاده از تجهیزات بیوتکنولوژی وجود دارند که در انتهای مطلب به آنها اشاره خواهیم کرد:
- نیاز به تخصص بالا: استفاده از تجهیزات بیوتکنولوژی نیازمند دانش و تخصص بالا است. تحلیل و تفسیر داده‌های به‌دست‌آمده از این تجهیزات و استفاده بهینه از آنها به تخصص و تجربه در زمینه بیوتکنولوژی و علوم زیستی نیاز دارد. این موضوع می‌تواند برای برخی از پژوهشگران و کارشناسانی که دسترسی کافی به منابع و آموزش‌های موردنیاز ندارند، چالش بزرگی باشد.
- مسائل اخلاقی و زیست‌محیطی: استفاده از تجهیزات بیوتکنولوژی می‌تواند با مسائل اخلاقی و زیست‌محیطی مرتبط شود. به‌عنوان‌مثال، استفاده از تکنیک‌های ژنتیکی مانند ویرایش ژنوم (مانند CRISPR-Cas9)، مسائل اخلاقی مرتبط با تغییرات ژنتیکی در انسان‌ها و حیوانات را به وجود می‌آورد. همچنین، اثرات زیست‌محیطی استفاده از تجهیزات بیوتکنولوژی، مانند تأثیر بیولوژیکی گیاهان تراریخته بر محیط‌زیست، نیز باید موردتوجه قرار گیرد.
- هزینه بالای تجهیزات: یکی از چالش‌های اصلی استفاده از تجهیزات بیوتکنولوژی، هزینه بالای آنها است. برخی از تجهیزات بیوتکنولوژی هزینه‌های قابل‌توجهی دارند که ممکن است محدودیت‌هایی برای برخی از تحقیقات و شرکت‌ها ایجاد کنند. یکی از ساده‌ترین مثال‌ها در این زمینه، قیمت دستگاه سانتریفیوژ است که ساده‌ترین انواعش هم قیمت بالایی دارند.
خوشبختانه این روزها روش‌های جدیدی در حال شکل‌گیری هستند که به ازبین‌رفتن این چالش‌ها کمک کرده و می‌توانند استفاده از بیوتکنولوژی را گسترش دهند. همچنین در نظر داشته باشید که این موارد را به‌عنوان چالش می‌شناسیم و نمی‌توان آنها را عیب یا نقص بیوتکنولوژی دانست.
کروماتوگرافی کورتز چطور کار میکنه؟