المقايسة البيولوجية

إعداد المقايسة البيولوجية

يتم تعريض نظام اختبار بيولوجي (هنا: دافنيا ماجنا ) لظروف تجريبية مختلفة (هنا: عدة مستحضرات من البلاستيك الدقيق )، والتي يتفاعل معها.

يتم تقييم بعض المؤشرات على هذه التفاعلات (مثل تغير اللون)، وعادة ما يتم ذلك بطريقة آلية للغاية من خلال الألواح الدقيقة مثل هذه.

التحليل البيولوجي هو أسلوب تحليلي لتحديد فعالية أو تأثير مادة ما من خلال تأثيرها على الحيوانات أو النباتات الحية ( في الجسم الحي )، أو على الخلايا أو الأنسجة الحية ( في المختبر ). ^{[ 1 ] [ 2 ]} يمكن أن يكون التحليل البيولوجي كميًا أو كميًا، مباشرًا أو غير مباشر. ^{[ 3 ]} إذا كانت الاستجابة المقاسة ثنائية، يكون التحليل كميًا ؛ وإذا لم تكن كذلك، يكون كميًا . ^{[ 3 ]}

يمكن استخدام التحليل البيولوجي للكشف عن المخاطر البيولوجية أو لتقييم جودة خليط ما. ^{[ 4 ]} ويُستخدم التحليل البيولوجي غالبًا لمراقبة جودة المياه ، بالإضافة إلى تصريف مياه الصرف الصحي وتأثيرها على البيئة المحيطة. ^{[ 5 ]} كما يُستخدم لتقييم الأثر البيئي وسلامة التقنيات والمنشآت الجديدة.

تعتبر المقايسات البيولوجية ضرورية في العلوم الصيدلانية والطبية والزراعية لتطوير وإطلاق الأدوية والفيتامينات الجديدة، وما إلى ذلك.

الاختبار البيولوجي هو اختبار كيميائي حيوي لتقدير فعالية مركب معين. عادةً ما تُقاس هذه الفعالية نسبةً إلى مركب معياري. ^{[ 3 ] [ 1 ]} يتضمن الاختبار البيولوجي النموذجي تطبيق مُحفز (مثل الأدوية) على كائن حي (مثل الحيوانات، الأنسجة، النباتات). وبذلك، يتم تحفيز الاستجابة المقابلة (مثل الموت) للكائن الحي وقياسها. ^{[ 6 ]}

يعود أول استخدام للاختبارات البيولوجية إلى أواخر القرن التاسع عشر، عندما وضع الطبيب الألماني بول إرليخ أسسها . ^{[ 7 ]} وقد أدخل مفهوم التقييس من خلال تفاعلات الكائنات الحية. ^{[ 7 ] [ 6 ]} وكان اختباره البيولوجي على مضاد سموم الخناق (الذي أجراه فون بيرينغ وكيتاساتو شيباسابورو ) أول اختبار بيولوجي يحظى بالاعتراف. في البداية، دُرِس مضاد السموم على خنازير غينيا، ولكن وُجِد أن لديها تباينًا فرديًا كبيرًا. وللتحكم في هذا التباين، استخدم إرليخ تجارب مخبرية على أنسجة حيوانية معلقة، والتي أثبتت أنها متجانسة بما يكفي لإجراء اختبارات كمية. وبذلك، أثبت أن نشاط مضاد السموم مشابه للمواد الكيميائية الأخرى، حيث أن الحرارة وزيادة التركيز يزيدان من سرعة تعطيله لسم الخناق . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

من الأمثلة المعروفة على الاختبارات البيولوجية تجربة "الكناري في منجم الفحم". ^{[ 10 ]} وللإنذار المبكر بمستويات خطيرة من غاز الميثان في الهواء، كان عمال المناجم يأخذون طيور كناري حساسة للميثان إلى مناجم الفحم. وإذا نفق الكناري بسبب تراكم الميثان، كان عمال المناجم يغادرون المنطقة بأسرع ما يمكن.

استخدمت العديد من الأمثلة المبكرة للاختبارات البيولوجية الحيوانات لاختبار قدرة المواد الكيميائية على التسبب بالسرطان . ^{[ 11 ]} في عام 1915، اختبر ياماغيوا كاتسوسابورو وكويتشي إيشيكاوا قدرة قطران الفحم على التسبب بالسرطان باستخدام السطح الداخلي لآذان الأرانب. ^{[ 11 ]}

من أربعينيات القرن العشرين إلى ستينياته، استُخدمت التجارب البيولوجية على الحيوانات بشكل أساسي لاختبار سمية وسلامة الأدوية والمضافات الغذائية والمبيدات الحشرية. ^{[ 11 ]}

ابتداءً من أواخر الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين، ازداد الاعتماد على المقايسات البيولوجية مع ازدياد قلق الجمهور بشأن المخاطر المهنية والبيئية. ^{[ 11 ]}

يمكن تصنيف المقايسة البيولوجية حسب طريقة تطبيقها وكيفية تسجيل الاستجابة.

الفحص المباشر

في التحليل المباشر، يكون المحفز المُطبق على الشخص الخاضع للتجربة محددًا وقابلًا للقياس المباشر، ويتم تسجيل الاستجابة لهذا المحفز. المتغير محل الاهتمام هو المحفز المحدد المطلوب لإحداث استجابة معينة (مثل وفاة الشخص الخاضع للتجربة). ^{[ 6 ] [ 12 ]}

فحص غير مباشر

في الاختبار غير المباشر، يُحدد المحفز مسبقًا ويُقاس رد الفعل لدى المشاركين. المتغير محل الاهتمام في التجربة هو رد الفعل على محفز محدد. ^{[ 6 ] [ 12 ]}

الاستجابة الكمية

يتم قياس الاستجابة للمؤثر على مقياس متصل (مثل نسبة السكر في الدم، ودرجة تغير اللون في وسط نمو الخلايا). ^{[ 12 ]}

الاستجابة الكمية

الاستجابة ثنائية؛ فهي تحديد ما إذا كان حدث ما سيحدث أم لا (مثل وفاة الشخص المعني). ^{[ 12 ]}

يُعد اختبار أميس أحد الاختبارات البيولوجية الكلاسيكية . تُوضع سلالة من السالمونيلا، التي تحتاج إلى الهيستيدين للنمو، على طبقين يحتويان على وسط نمو يحتوي على كميات ضئيلة من الهيستيدين وبعض مستخلص كبد الفئران (لمحاكاة عملية التمثيل الغذائي في الكبد). يُضاف مُطَفِّر مُحتمل إلى أحد الطبقين. إذا نما على الطبق الذي يحتوي على المُطَفِّر المُحتمل عدد أكبر من المستعمرات المرئية، فمن المُحتمل أن يكون هذا المُطَفِّر مُطَفِّرًا: إذ قد يتسبب المُطَفِّر في استعادة سلالة البكتيريا قدرتها على إنتاج الهيستيدين بنفسها. ^{[ 13 ]}

تُعدّ معظم أشكال اختبارات السمية الأخرى اختبارات بيولوجية. إذ تُعرَّض الحيوانات أو مزارع الخلايا لمستويات مختلفة من مادة يُشتبه في كونها سامة، وذلك لتحديد ما إذا كانت هذه المادة تُسبب تغيرات ضارة، وعند أي مستوى تُسبب هذه التغيرات. _وتُشير قيمة LD50 ، وهي مقياس شائع للسمية الحادة، إلى الجرعة التي تكون عندها المادة قاتلة لـ 50% من الحيوانات المختبرة. ^{[ 14 ]}

يمكن قياس فعالية الدواء باستخدام الفحص البيولوجي. ^{[ 15 ]}

تُعدّ المقايسات البيولوجية البيئية عمومًا مسحًا واسع النطاق للسمية . ^{[ 16 ]} ويُجرى تقييم لتحديد السمية لتحديد المواد السامة ذات الصلة . على الرغم من أن المقايسات البيولوجية مفيدة في تحديد النشاط البيولوجي داخل الكائن الحي، إلا أنها غالبًا ما تكون مُستهلكة للوقت ومُرهقة. قد تُؤدي العوامل الخاصة بالكائن الحي إلى بيانات لا تنطبق على الكائنات الأخرى من نفس النوع. لهذه الأسباب، تُستخدم غالبًا تقنيات بيولوجية أخرى، بما في ذلك المقايسات المناعية الإشعاعية . انظر المؤشر البيولوجي .

تُلزم متطلبات مكافحة تلوث المياه في الولايات المتحدة بعضَ مُصدِّري الملوثات الصناعية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية بإجراء اختبارات بيولوجية. تُعرف هذه الإجراءات باختبارات سمية النفايات السائلة الكاملة ، وتشمل اختبارات السمية الحادة بالإضافة إلى طرق الاختبار المزمنة. ^{[ 5 ]} تتضمن هذه الطرق تعريض الكائنات المائية الحية لعينات من مياه الصرف الصحي لفترة زمنية محددة. ^{[ 17 ] [ 18 ]} ومن الأمثلة الأخرى الاختبار البيولوجي ECOTOX، الذي يستخدم الطحالب الدقيقة Euglena gracilis لاختبار سمية عينات المياه. ^{[ 19 ]} ( انظر المؤشر البيولوجي#الطحالب الدقيقة في جودة المياه )

• فحص
• المقايسة المناعية
• اختبار كروموتست أومو