نانوحسگری که به سادگی می‌تواند پروتئین‌ها را تشخیص دهد

به تازگی پژوهشگران با استفاده از کامپوزیت نانولوله‌های کربنی، موفق به ابداع یک روش جدید برای تشخیص پروتئین‌ها از جمله فیبروژن شدند.

کد خبر: ۱۲۰۲۵۲۸

تاریخ: ۰۷ بهمن ۱۳۹۴ - ۱۰:۲۷

به گزارش خبرگزاری دانا،با استفاده از نانولوله‌های کربنی، مهندسان شیمی موسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به ابداع یک روش جدید برای تشخیص پروتئین‌ها از جمله فیبروژن (یکی از فاکتورهای انعقاد ضروری برای لخته شدن شدن) شدند.

اگر این روش با یک حسگر قابل کاشت ادغام شود، برای رصد و کنترل بیمارانی که خون آنها رقیق‌تر است مفید خواهد بود و به پزشکان این اطمینان را می‌دهد که داروهایی که تجویز می‌کنند در لخته شدن خون مزاحمت ایجاد نمی‌کنند.

استرانو استاد مهندسی شیمی در دانشگاه MIT می‌گوید:« در این روش جدید در ابتدا سایت‌های تشخیصی سنتزی (مشابه با آنتی‌بادی‌های طبیعی ) برای پروتئین‌ها تهیه می‌شوند و در ادامه به طور مستقیم به یک نانوحسگر قوی همچون یک نانولوله کربنی اتصال می‌یابند.» همچنین محققان برای تهیه سایت تشخیصی مشابه برای انسولین پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند که می‌تواند سبب کنترل بهتر بیماران دیابتی شود. از این روش همچنین می‌توان برای تشخیص پروتئین‌های مرتبط با سرطان یا بیماری‌های قلبی استفاده کرد. نتایج این تحقیقات در مجله Nature Communication چاپ شده است.

حسگر جدید آخرین نمونه روش ابداع شده در آزمایشگاه استرانو است که به عنوان تشخیص مولکولی فاز کورونا شناخته (CoPhMoRe) می‌شود. این روش دارای مزیت برهمکنش‌های بین یک پلیمر و سطح یک نانوذره است همانند هنگامی که پلیمر به دور سطح یک نانولوله کربنی تک جداره فلورسنتی می‌پیچد. مناطق مشخصی از پلیمر مشابه با لنگر کشتی به سطح نانوذره اتصال می‌یابند در حالی که بخش‌های دیگر پروتئین به درون محیط جهت‌گیری می‌کنند. این مناطق جهت‌گیری کننده که به عنوان فاز جذب شده یا کورونا نیز شناخته می‌شوند دارای ساختار سه‌ بعدی هستند که این ساختار وابسته به ترکیب پلیمر است.

هنگامی‌ که یک پلیمر ویژه به سطح نانوذره جذب می‌شود CoPhMoRe فعال می‌شود و یک کورونا ایجاد می‌کند که مولکول‌های هدف را شناسایی می‌کند. این برهمکنش‌ها بسیار ویژه هستند، درست همانند پیوند بین یک آنتی‌بادی و مولکول هدف آن. اتصال مولکول هدف، سبب تغییر در فلورسنت طبیعی نانولوله کربنی می‌شود و به این ترتیب محققان می‌توانند تعداد مولکول‌های هدف را تعیین کنند.

در گذشته تیم تحقیقاتی استرانو از این روش برای پیدا کردن محل‌های تشخیص و پیشرفت نانوحسگرهای استرادیول و ریبوفلاوین و غیره استفاده می‌کردند. این مقاله جدید بیانگر اولین تلاش این محققان برای تشخیص فازهای کورونا است که می‌توانند پروتئین‌ها (که بزرگتر و پیچیده‌تر و شکننده‌تر از مولکول‌های انتخاب شده در کارهای قبلی هستند) را شناسایی و اندازه گیری کنند.

در این مطالعه محققان از 20 پلیمر مختلف شامل DNA، RNA و پلی‌اتیلن گلیکول برای واکنش با سطح نانوذرات استفاده کردند و رفتار آنها را مقایسه کردند. هیچ‌کدام از پروتئین‌ها به تنهایی هیچ‌گونه تمایل و کششی نسبت به 14 پروتئین تست شده انسانی ندارند اما هنگامی‌ که محققان کامپوزیت پلیمر-نانولوله را تست کردند، متوجه شدند که بین یکی از این نانولوله‌های اصلاح شده و فیبروژن یک هماهنگی خاصی وجود دارد.

فیبروژن که یکی از فراوان‌ترین پلیمرها در خون انسان است، بخشی از فرایند لخته شدن خون است. هنگامی که یک رگ خونی آسیب می‌بیند، آنزیم ترومبین فیبروژن را به فیبرین تبدیل می‌کند که یک پروتئین چسبناک است و سبب ایجاد لخته و در نهایت بسته شدن زخم می‌شود.

حسگر فیبروژن با تعیین مقدار فیبروژن موجود در خون می‌تواند به پزشکان در جهت تعیین اینکه آیا بیمار دارای توانایی لخته شدن خون برای محافظت از بیمار در برابر جراحت است یا خیر، کمک کند. علاوه بر این، این حسگر می‌تواند به پزشکان در محاسبه دقیق‌تر مقدار دارو تجویز شده کمک کند.

محققان اعتقاد دارند عامل‌های تشخیص مولکولی سنتزی آنها در مقایسه با سیستم‌های طبیعی موجود که بر اساس آنتی‌بادی یا توالی DNA هستند ( که شکننده‌تر و با گذر زمان تجزیه می‌شوند) برتری دارند.

بیسکر نویسنده اول مقاله می‌گوید: « یکی از مزیت‌های این سیستم این است که کاملاً سنتزی است و طول‌عمر بسیار بیشتری درون بدن دارد.»

علاوه بر انسولین پژوهشگران علاقمند به تشخیص و اندازه‌گیری تروپونین ( پروتئینی که از سلول‌های قلبی در حال مرگ آزاد می‌شود) یا تشخیص پروتئین‌های مرتبط با سرطان هستند.