به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، آنتی بیوتیک‌ها به عنوان داروهایی نوآور برای درمان بیماری‌های عفونی ظهور کرده‌اند، اما به دلیل استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک‌ها، برخی از داروها مقاومت در برابر میکروارگانیسم‌ها ایجاد کرده‌اند. بیشتر آنتی بیوتیک‌ها به دلیل پیچیدگی ساختاری بدون تغییر دفع می‌شوند و آب، خاک و منابع طبیعی را آلوده می‌کنند. علاوه بر این، مواد غذایی از طریق استفاده گسترده از آنتی بیوتیک‌ها در خوراک دام آلوده می‌شوند. غلظت طبیعی آنتی بیوتیک‌ها در نمونه‌های محیطی معمولاً از نانوگرم تا گرم در لیتر متغیر است. بقایای آنتی بیوتیک بیش از این مقادیر می‌تواند خطرات عمده‌ای برای ایجاد بیماری‌ها و عفونت‌‌ها ایجاد کند. بر اساس برآوردها، 300 میلیون نفر در سه دهه آینده (تا سال 2050) پیش از موعد خواهند مرد و سازمان جهانی بهداشت "مقاومت آنتی بیوتیکی" را به عنوان یک خطر اقتصادی و جامعه شناختی شدید برای سلامت عمومی اعلام کرده است. 
استفاده از آنتی بیوتیک و توسعه AMR
اصول و استانداردهای مربوط به استفاده از آنتی بیوتیک‌ها در هر دو زمینه بالینی و کشاورزی بین کشورهای در حال توسعه و در حال توسعه متفاوت است. نظارت ضد میکروبی شامل انتخاب، دوز، مسیر، و مدت زمان تجویز عامل ضد میکروبی است: تجویز داروی مناسب در دوز صحیح، از طریق مسیر مناسب، در زمان ایده آل، به بیمار مناسب، به منظور دستیابی به راه حل بهینه برای پیشگیری و درمان برای اطمینان از بهترین نتایج برای درمان یا پیشگیری، نظارت ضد میکروبی شامل انتخاب عامل ضد میکروبی مناسب برای استفاده، و همچنین دوز، مسیر، بیمار و زمان تجویز مناسب است. بهینه سازی نتایج درمانی، به حداکثر رساندن درمان و پیشگیری بالینی، و به حداقل رساندن جریمه‌ها و پیامدهای ناخواسته استفاده از آنتی بیوتیک (از جمله سمیت و ظهور باکتری‌های مقاوم به آنتی بیوتیک) اهداف اصلی نظارت ضد میکروبی است.
روش‌های تشخیص (آنتی بیوتیک‌ها)
ابزار دقیق الکتروشیمیایی و نانومواد
حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل مزایایی مانند حساسیت برتر، سرعت و قابلیت کوچک سازی از طریق ترکیب پتانسیل (E)، جریان (I)، بار (Q) و زمان (t)، اخیراً نوید قابل توجهی در تشخیص آنتی بیوتیک‌ها نشان داده‌اند. باقی مانده‌ها به طور معمول، در یک سلول الکتروشیمیایی، از سه الکترود استفاده می‌شود (البته می‌توان از سیستم‌های دو الکترودی یا چهار الکترودی نیز استفاده کرد): الکترود کار، الکترود مرجع و الکترود ضد. الکترود کار (کربن، طلا یا پلاتین) به طور کلی با استفاده از عناصر تشخیص زیستی برای دستیابی به انتقال حساس و انتخابی آنالیت مورد نظر اصلاح می‌شود. الکترودهای شمارنده و مرجع پتانسیل الکترود کار را کنترل می‌کنند و مسیری را برای جریان تولید شده فراهم می‌کنند. اندازه گیری با استفاده از پتانسیواستات انجام می‌شود. الکترود کار جزء اصلی حسگرهای الکتروشیمیایی است که رفتار آن عملکرد سنسور را تعیین می‌کند.
عمده ترین روش های الکتروتحلیلی شامل پتانسیومتری، ولتامتری (و پلاروگرافی)، آمپرومتری، کولومتری، هدایت سنجی و الکتروگرانش سنجی است. 
حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی
حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی اغلب به دلیل هزینه مقرون به صرفه، زمان تجزیه و تحلیل سریع، قابل حمل بودن و پتانسیل کوچک سازی و همچنین مناسب بودن گزارش شده آن‌ها برای تشخیص آنتی بیوتیک‌ها استفاده می‌شوند. استراتژی‌های مختلفی را می‌توان برای انتقال (الکتروشیمیایی) یک واکنش تشخیص زیستی با آنتی بیوتیک‌ها استفاده کرد. این بررسی تحقیق و توسعه بیوسنسورهای الکتروشیمیایی برای تشخیص آنتی‌بیوتیک در شیر و رویکردهای مبتنی بر (i) حسگرهای ایمنی، (ii) آپتامرها، (iii) پلیمرهای مولکولی چاپ شده (MIPs)، (IV) آنزیم‌ها، (v) سلول‌های کامل را پوشش می‌دهد. 
حسگرهای ایمنی الکتروشیمیایی
در حسگرهای ایمنی الکتروشیمیایی، یک آنتی بادی به عنوان عامل جذب استفاده می‌شود و سیگنال الکتریکی تولید شده از اتصال آنتی بادی به آنالیت هدف اندازه گیری می‌شود. اصول حسگر ایمنی الکتروشیمیایی را می‌توان به عنوان آمپرومتری، پتانسیومتری، امپدانس یا هدایت سنجی طبقه بندی کرد، بسته به سیگنال‌های خاصی که اندازه گیری می‌شود. ظرفیت بارگذاری بهتر و توانایی حمل و نقل انبوه توسط نانو مواد با مساحت سطح بزرگتر تولید می‌شود که به طور هم افزایی به تقویت سیگنال کمک می‌کند. حسگرهای ایمنی الکتروشیمیایی قابلیت اطمینان عالی (به دلیل تشخیص آنتی ژن-آنتی بادی خاص)، حساسیت و مقرون به صرفه بودن را ارائه می‌دهند.
حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی مبتنی بر آپتامر
آپتامرها یا بوسیله پیوندهای کووالانسی پیوند می‌خورند یا به صورت فیزیکی روی سطح الکترود جذب می‌شوند، علاوه بر سایر اجزای حمایت کننده (مانند مرکاپتوهگزانول)، به منظور جلوگیری از جذب آنالیت. علاوه بر تکنیک‌های بی‌حرکتی مرسوم، آپتامرها را می‌توان مستقیماً روی سطح حسگر رسوب کرد، و هیبریداسیون آپتامرها با رشته‌های DNA بی‌حرکت تکمیلی نیز گزارش شده است. اتصال کووالانسی آپتامر از طریق گروه‌های عاملی انتهایی رخ می‌دهد و به مواد زیرین مربوط می‌شود. از طریق ایجاد پیوندهای Au-S، آپتامرهای تیوله بر روی نانوذرات طلا تزئین شده بر روی سطح یا روی الکترودهای طلای خالی تثبیت می‌شوند، در حالی که آپتامرهای آمینه شده به صورت کووالانسی به بسترهای کربوکسیله (به عنوان مثال، تکیه گاه های مبتنی بر نانومواد کربنی) متصل می‌شوند.
حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی مبتنی بر پلیمر مولکولی چاپ شده (MIP).
MIP ها مواد مصنوعی با حفره‌های اتصال انتخابی یا مکآن‌های شناسایی برای یک هدف خاص هستند که گیرنده‌های طبیعی را تقلید می‌کنند. MIP ها را می‌توان با ترکیب مولکول قالب و یک مونومر کاربردی (با استفاده از حلال تخلخل زا) که در حضور آغازگر و عامل اتصال عرضی برای تثبیت مونومر در اطراف قالب پلیمریزه می‌شود و یک شبکه پلیمری سه بعدی ایجاد می‌کند، سنتز کرد. سپس به دنبال حذف قالب از ماتریس پلیمری، حفره‌های خاصی باقی می‌ماند که مولکول الگو را تکمیل می‌کند. به این ترتیب، حافظه مولکولی تولید می‌شود و آنالیت/مولکول هدف با ویژگی بالا متصل می‌شود. 
حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی مبتنی بر آنزیم
حسگرهای زیستی آنزیمی مبتنی بر شناسایی بیولوژیکی هستند، بنابراین آنزیم‌ها باید برای کاتالیز کردن یک واکنش بیوشیمیایی خاص و همچنین پایدار بودن در شرایط عملیاتی مورد نیاز (با توجه به pH، دما و غیره) در دسترس باشند. استفاده از گیرنده‌ها و برچسب‌های آنزیمی با نانومواد به شناسایی آنتی بیوتیک‌های مختلف کمک کرده است. چندین آنزیم، مانند HRP، PCN، GOx و غیره، همراه با نانومواد مختلف، از جمله نانومواد مبتنی بر کربن و نانوذرات مغناطیسی، برای استفاده در تشخیص الکتروشیمیایی آنتی‌بیوتیک‌ها گزارش شده‌اند.
استفاده گسترده از آنتی بیوتیک‌ها در کشاورزی یا خوراک دام برای بهبود رشد و بهره وری منجر به آلودگی قابل توجه مواد غذایی انسان شده است. به گفته سازمان جهانی بهداشت، «مقاومت آنتی بیوتیکی» یک خطر شدید اقتصادی و اجتماعی است که سلامت عمومی را تهدید می‌کند و همه‌گیری کووید-19 زنگ هشدار اخیر بود و ما را به چالش می‌کشد تا درک خود را بهبود بخشیم و برای آینده آماده شویم. در حال حاضر، تکنیک‌های کروماتوگرافی (به عنوان مثال، تکنیک‌های کروماتوگرافی، LC-MS، HPLC) همراه با آشکارسازهای مختلف برای تجزیه و تحلیل آنتی بیوتیک‌ها استفاده می‌شود. برای به حداقل رساندن مشکلات مرتبط با آنتی بیوتیک‌ها (توسعه AMR) و روش‌های تحلیلی فعلی، پلت فرم‌های الکتروشیمیایی برای تشخیص آنتی بیوتیک‌ها / باقی مانده‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند و قادر به ارائه یک جایگزین مقرون به صرفه، قابل حمل و سریع هستند. علیرغم پیشرفت‌ها در این زمینه، تحقیقات بیشتری باید برای بهبود حسگرهای الکتروشیمیایی انجام شود، مانند استفاده از نانومواد چند منظوره برای تضمین تشخیص مؤثر، قابلیت حمل و سازگاری. این بررسی بیوسنسورهای الکتروشیمیایی را برای تشخیص آنتی‌بیوتیک‌ها در شیر/فرآورده‌های شیر خلاصه می‌کند و مقدمه‌ای بر آنتی‌بیوتیک‌ها و AMR ارائه می‌کند و به دنبال آن رویکردهای بیوسنسور الکتروشیمیایی مبتنی بر (i) حسگرهای ایمنی، (ii) آپتامرها، (iii) MIPs، (IV) آنزیم‌ها، (v) سلول های کامل، و (vi) الکتروشیمی مستقیم بیان کرد. نقش نانومواد یا مواد ساخت حسگر پیشرفته هر جا که لازم باشد مورد بحث قرار می‌گیرد. 
پایان مطلب/