عرضه حسگری برای تشخیص ام‌اس و پارکینسون

محققان دانشگاه ولیعصر رفسنجان حسگری زیستی تولید کردند که قادر به تشخیص گونه‌ای پروتئین به منظور شناسایی صرع و پارکینسون است.

کد خبر: ۱۶۷۲۶۵

تاریخ: ۱۳ مرداد ۱۳۹۶ - ۱۸:۱۲

به گزارش ایران اکونومیست؛  اندازه‌گیری و تعیین پروتیئن‌ها در نمونه‌های زیستی، نقش مهمی در درمان‌های پزشکی، مهندسی زیستی و ایمنی و بهداشت مواد غذایی دارد.

اگرچه پیشرفت‌های شایانی در تشخیص سریع پروتئین‌ها در نمونه‌های زیستی صورت گرفته است، اما جهت بهبود روش‌های تشخیص سریع، آسان و قطعی پروتئین‌ها، همچنان پژوهش‌های زیادی در حال انجام است. یکی از این پروتئین‌ها، «ترومبین» است که نقش اساسی در انعقاد خون، انحلال لخته و ترمیم بافت دارد.

ترومبین همچنین می‌تواند به عنوان یک هورمون برای تنظیم تجمع پلاکت‌ها، فعال‌سازی سلول‌های اندوتلیال و سایر پاسخ‌های مهم در زیست شناسی عروقی عمل کند.

در شرایط عادی غلظت ترومبین در خون در طول پیشرفت انعقاد از nM تا μM متغیر است. بنابراین، توسعه حسگرهای تشخیص ترومبین با حساسیت بالا و انتخابی برای تحقیقات و نیز برنامه‌های تشخیص بالینی از اهمیت بالایی برخوردار است.

بر این اساس محققان دانشگاه ولیعصر رفسنجان ساخت حسگرهای زیستی برای تشخیص این پروتئین را در دستور کار قرار دادند.

دکتر اسماعیل حیدری بفروئی، عضو هیأت علمی دانشگاه ولیعصر رفسنجان با بیان اینکه در بین روش‌های تشخیصی موجود، اخیرا روش‌های زیست‌تشخیصی الکتروشیمیایی بدون برچسب و به طور ویژه زیست‌حسگرهایی بر پایه DNA به شدت مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است، گفت: بر این اساس مطالعاتی را با هدف ساخت زیست حسگری بر پایه‌ آپتامر DNA جهت تشخیص پروتئین ترومبین در خون و مایع مغزی نخاعی افراد مبتلا به بیماری‌های مختلف اجرایی کردیم.

وی با بیان اینکه در طراحی این زیست‎ حسگر الکتروشیمیایی از آپتامر اختصاصی ترومبین (جایگزین آنتی‎بادی) استفاده شد، ادامه داد: همچنین از نانو لوله‎های کربنی چند دیواره (MWCNTs) و نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید (TiO2) به منظور افزایش سطح و هدایت الکتریکی حسگر استفاده شد.

بفروئی اضافه کرد: این آپتاحسگر برای اندازه‎گیری ترومبین در نمونه‌ خون و مایع مغزی نخاعی افراد مبتلا به بیماری‌های پارکینسون، MS، صرع، پلی‌نوروپاتی و یک نمونه خون سالم به‌کار گرفته شده است.

این عضو هیات علمی دانشگاه ولیعصر رفسنجان در خصوص عملکرد این آپتاحسگر در آزمایش‌های صورت توضیح داد: نتایج نشان داد که آپتاحسگر طراحی شده دارای حد تشخیص بسیار پایین (1fmol/L) و محدوده‎ خطی وسیع بین fmol/L 50 تا nmol/L 10 است. همچنین آپتاحسگر پیشنهاد شده دارای تکرارپذیری، تکثیرپذیری، پایداری و حساسیت بالایی است. در نهایت با مقایسه نتایج به دست آمده با روش استاندارد الایزا، کاربردپذیری و قابلیت آن در آنالیز نمونه‌های خون و مایع مغزی نخاعی افراد سالم و بیمار به اثبات رسیده است. لذا می‌توان با ادامه مطالعات و امکان تولید انبوه، از زیست حسگر تهیه شده در مراکز درمانی و تشخیص‌های کلینیکی به عنوان آزمایش آنتی‌ترومبین استفاده کرد.

وی یادآور شد: در این کار، جهت بررسی شکل و ساختار سطح زیست‌حسگر از آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، ولتامتری چرخه‌ای و روش‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری و همچنین از روش‌های XRD و طیف سنجی بازتابشی انتشاری (DRS) استفاده شده است.

این محقق در خصوص نوآوری این کار در مقایسه با مطالعات مشابه اظهار کرد: اگرچه کارهای بسیاری در دنیا جهت تشخیص الکتروشیمیایی ترومبین انجام شده است، ولی استفاده‌ همزمان از MWCNT و نانوذرات TiO2 و شیف باز سنتزی، جهت بهبود حساسیت تا کنون گزارش نشده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که نانوذرات TiO2 و MWCNT با یکدیگر نقش تعاملی داشته و باعث افزایش کارایی، حساسیت و بهبود سیگنال الکتروشیمیایی در اندازه‎گیری ترومبین می‎شوند.

حیدری ادامه داد: با استفاده از نانوذرات به کارگرفته شده کیفیت تثبیت آپتامر در سطح بستر بهبود یافته و باعث افزایش شدید حساسیت و پایداری آن شده است.

وی افزود: در واقع با تثبیت آپتامر بر روی الکترود اصلاح شده با نانوذرات TiO2 و MWCNT و سپس برهمکنش بین آپتامر و مولکول هدف (ترومبین)، اتصال و پیوند بین آنالیت و آپتامر بر روی سطح الکترود برقرار شده که این باعث تغییر در پیکربندی آپتامر و تغییر در رفتار الکتروشیمیایی آن می‎شود.

نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری دکتر اسماعیل حیدری بفروئی و دکتر مهدی هاتفی اردکانی از اعضای هیأت علمی دانشگاه ولیعصر رفسنجان و مریم امینی دکترای شیمی و دانش‌آموخته‌ دانشگاه صنعتی اصفهان است، در مجله Biosensors and Bioelectronic با ضریب تأثیر 7.78 منتشر شده است.