ساخت کیت تشخیص سریع بیماری با کمک نانوحفره

به گزارش ایران اکونومیست، از آنجایی که مولکول‌هایی که دانشمندان می‌خواهند شناسایی کنند، به طور کلی مولکول‌های DNA یا پروتئین‌ها، ابعاد بسیار کوچکی دارند، سیگنال‌های الکتریکی که آنها تولید می‌کنند، بسیار کوچک هستند و به ابزارهای تشخیص تخصصی نیاز دارند.

کوین فریدمن، استادیار مهندسی زیستی و از محققان این پروژه در مورد این ابزار می‌گوید: در حال حاضر، برای تشخیص بیماری‌ها به میلیون‌ها مولکول نیاز دارید. ما نشان می‌دهیم که می‌توان تنها از یک مولکول اطلاعات مفیدی به دست آورد. این سطح از حساسیت می‌تواند تفاوت واقعی در تشخیص بیماری ایجاد کند.

هدف آزمایشگاه فریدمن، ساخت آشکارسازهای الکترونیکی است که مانند نورون‌ها در مغز رفتار می‌کنند و می‌توانند خاطرات را حفظ کنند، به‌ویژه، خاطراتی که مولکول‌هایی که قبلاً از حسگر عبور ‌کرده‌اند. برای انجام این کار، دانشمندان یک مدل مدار جدید ایجاد کردند که تغییرات کوچکی را در رفتار حسگر ایجاد می‌کند.

در هسته مدار آنها یک نانو حفره وجود دارد که مولکول‌ها یکی یکی از میان آن عبور می‌کنند. نمونه‌های بیولوژیکی همراه با نمک‌ها در مدار قرار می‌گیرند که به یون‌ها تجزیه می‌شوند. اگر پروتئین یا مولکول‌های DNA نمونه از نانوحفره عبور کنند، جریان یون‌های عبوری کاهش می‌یابد.

فریدمن گفت: آشکارساز ما کاهش جریان ناشی از عبور پروتئین یا تکه‌ای از DNA و مسدود کردن عبور یون‌ها را اندازه‌گیری می‌کند.

فریدمن پیشنهاد می‌کند برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط یون‌ها، سیستم باید این احتمال را که ممکن است برخی مولکول‌ها هنگام عبور از نانوحفره شناسایی نشوند، در نظر بگیرد. چیزی که این کشف را متمایز می‌کند، این است که نانوحفره فقط یک حسگر نیست، بلکه خودش به عنوان یک فیلتر عمل می‌کند و صدای پس‌زمینه مولکول‌های دیگر را در نمونه کاهش می‌دهد که می‌تواند سیگنال‌های حیاتی را پنهان کند.

به نقل از ستاد نانو، رویکرد فریدمن تضمین می‌کند که سیگنال هر مولکول حفظ می‌شود و دقت را برای کاربردهای تشخیصی افزایش می‌دهد.

فریدمن تصور می‌کند که این دستگاه برای توسعه یک کیت تشخیصی کوچک و قابل حمل، بزرگتر از یک درایو USB استفاده شود که می‌تواند عفونت‌ها را در مراحل اولیه تشخیص دهد. در حالی که آزمایش‌های امروزی ممکن است تا چند روز پس از قرار گرفتن در معرض عفونت، بیماری را ثبت نکنند، حسگرهای نانوحفره‌ای می‌توانند عفونت‌ها را در عرض ۲۴ تا ۴۸ ساعت شناسایی کنند. این قابلیت مزیت قابل‌توجهی را برای بیماری‌های سریع در حال گسترش فراهم می‌کند و امکان مداخله و درمان زودتر را فراهم می‌کند.