با مهندسی نانولوله‌کربنی، حسگر زیستی بسیار حساسی ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان ابزاری ساختند که می‌تواند نشانگر‌های مربوط به بیماری‌های مختلف نظیر سرطان را به سرعت و در غلظت‌های بسیار کم تشخیص دهد.

تشخیص سریع نشانگر‌های زیستی برای تشخیص زودرس و درمان به موقع بیماری‌ها بسیار مهم است. با این حال، روش‌های معمولی مانند ایمنی‌آرایه‌ها نیاز به برچسب زدن و زمان پردازش طولانی دارند و فرآیند تشخیص را دشوار می‌کند. یک جایگزین مناسب در حال ظهور زیست‌حسگر‌های الکترونیکی مبتنی بر نانومواد است. این دستگاه‌ها می‌توانند به‌طور مستقیم سیگنال‌های زیستی را به خروجی‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری سازگار با میکروالکترونیک تبدیل کنند. یکی از نانومواد امیدوارکننده نانولوله‌های کربنی (CNTS) است که دارای خواص الکتریکی استثنایی و سازگاری زیستی هستند.

"با این حال، روش‌های معمولی مانند ایمنی‌آرایه‌ها نیاز به برچسب زدن و زمان پردازش طولانی دارند و فرآیند تشخیص را دشوار می‌کند"ترانزیستور‌های اثر میدانی نانولوله‌کربنی (FETS) به‌عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی بسیار حساس عمل می‌کنند که می‌توانند تغییرات دقیق را با اتصال آنالیت‌های هدف تشخیص دهند. با این حال، عملکرد CNTS برای تشخیص نشانگر‌های زیستی یک چالش اساسی بوده است. پیکربندی غیر ایده‌آل پیمایشگر و راندمان اتصال کم، موجب کاهش حساسیت و انتخاب‌گری می‌شود.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، دانشمندان «سیستم به دام‌اندازی نشانگر» (BIOES) مبتنی بر CNT-FET‌ها را توسعه داده‌اند. از طریق مهندسی نانومواد و هم افزایی با زیست‌شناسی، آن‌ها ابزاری ساختند که حساسیت بی‌سابقه‌ای را در شناسایی پروتئین و نشانگر‌های DNA مرتبط با آندومتریوز، میمونپوکس و سرطان نشان می‌دهد. نتایج این تحقیق منجر به توسعه و معماری حسگری همه کاره و سازگار با آنالیت‌های هدف مختلف شده است و راه را برای تشخیص ادوات غربالگری باز کرده است.

محققان برای اولین بار برای مقابله با آندومتریوز، یک بیماری مزمن و اغلب دردناک زنان که روی ۱۰ ٪ از زنان تأثیر می‌گذارد، اقدام کردند.

یکی از چالش‌های مهم تشخیص بتا گیرنده استروژن (ERβ) است، نشانگری که به‌طور قابل توجهی در ضایعات آندومتریوتیک افزایش می‌یابد. شناسایی فوق‌العاده حساس این پروتئین می‌تواند تشخیص زودرس و درمان‌های شخصی بهتر را ایجاد کند. این تیم با مهندسی زیستی به‌طور خاص برای به دام انداختن ERβ، حساسیت پیشگامانه‌ای را بدست آورد.

هسته سیستم به دام‌اندازی نشانگر، یک ترانزیستور نانولوله کربنی است که می‌تواند به‌طور مستقیم سیگنال‌های بیولوژیکی را به خروجی‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل کند. برای تقویت حسگری، دانشمندان با تزئین نانولوله‌ها با یک چارچوب DNA چهار ضلعی که با آنتی‌بادی‌های ERβ همراه است، یک معماری برجسته ایجاد کردند و باعث افزایش به‌دام‌اندازی ترکیبات هدف شدند.

این پیکربندی زیستی مهندسی به یک حد بی‌سابقه تشخیص ERβ به میزان ۶٫۷۴ آتومول در لیتر در لیز سلول‌ها و نمونه‌های بافت آندومتریوز بالینی رسیدند. این تیم همچنین محدودیت تشخیص آنتی‌ژن A ۳۵ R Monkeypox را به ۹۹۱ آتومول در هر لیتر در سرم کاهش داد.

محققان پیش‌بینی می‌کنند که این سامانه می‌تواند در «آزمایشگاه بر روی تراشه» نسل بعدی استفاده شود.