حسگر نانویی روی گوشی برای تشخیص سریع بیوتیول‌ها در خون و پلاسما

چشم جادویی برای شناسایی بیوتیول‌ها در خون و پلاسما

کد خبر: ۸۲۵۸۱۶

تاریخ: ۰۳ شهريور ۱۴۰۴ - ۰۹:۳۳

به گزارش ایران اکونومیست؛ پژوهشگران ایرانی دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشگاه علوم پزشکی تهران و دانشگاه تورنتوی اسکربرو کانادا با طراحی یک حسگر نانویی چندکاره و تلفیق آن با اپلیکیشن گوشی هوشمند، موفق شدند بیوتیول‌ها را در نمونه‌های خون و پلاسما به شکل سریع، حساس و دقیق تشخیص دهند. این فناوری می‌تواند نقطه‌عطفی در توسعه سیستم‌های تشخیصی قابل حمل و مقرون‌به‌صرفه در مراکز درمانی و نقطه مراقبت (POCT) باشد.

تشخیص سریع و دقیق مولکول‌های بیوتیول مانند N-استیل‌سیستئین، سیستئ‌آمین، L-سیستئین، دی‌تیوتریتول و L-گلوتاتیون برای پایش سلامت انسان اهمیت بسیار بالایی دارد. این مولکول‌ها در روندهای متابولیکی و سلامت سلولی نقش حیاتی دارند و تغییر سطح آن‌ها می‌تواند نشان‌دهنده ابتلا به بیماری‌ها یا مشکلات متابولیک باشد. با این حال، شباهت ساختاری بین بیوتیول‌ها باعث شده تشخیص دقیق آن‌ها در آزمایشگاه‌ها چالش‌برانگیز باشد و روش‌های سنتی اغلب زمان‌بر، پرهزینه و نیازمند تجهیزات پیچیده هستند. از این رو، توسعه ابزارهای سریع، حساس، قابل حمل و مقرون‌به‌صرفه برای تشخیص این ترکیبات به‌ویژه در مراکز مراقبت و خانه‌ها، نیاز روز جامعه علمی و پزشکی است.

این گروه تحقیقات بین المللی، یک نانوزیم مغناطیسی چندکاره طراحی کردند که قادر است بیوتیول‌ها را به سرعت و با حساسیت بالا تشخیص دهد.

این نانوزیم شامل هسته مغناطیسی CoFe₂O₄ و پوشش Co₃[Fe(CN)₆]₂ (نمونه‌ای مشابه آبی پروس) است که فعالیت شبه پرواکسیدازی دارد و با چندین سوبسترا کروموژنیک از جمله TMB، OPD و ABTS واکنش می‌دهد. این واکنش‌ها باعث تغییر رنگ می‌شوند و امکان ساخت یک آرایه رنگ‌سنجی ۵×۵ فراهم می‌آورند که می‌تواند چندین بیوتیول را همزمان تشخیص دهد.

یکی از ویژگی‌های مهم این سیستم، ادغام با اپلیکیشن گوشی هوشمند است که تغییرات رنگی آرایه را تحلیل می‌کند و امکان تشخیص فوری و در محل مراقبت بیمار (POCT) را فراهم می‌سازد. این فناوری توانست دامنه تشخیص گسترده‌ای از ۰/۱ تا ۱۰۰۰ میکرومول با حد تشخیص بسیار پایین ارائه کند؛ به عنوان مثال ۰/۰۳ میکرومول برای سیستئ‌آمین و ۰/۲۹ میکرومول برای N-استیل‌سیستئین.

این حسگر نانویی علاوه بر حساسیت بالا، سرعت پاسخ سریع و قابلیت تکرار عالی، در نمونه‌های انسانی سرم و پلاسما بدون پروتئین نیز کاربرد دارد و نیازی به برچسب‌گذاری یا آماده‌سازی پیچیده ندارد. پوشش مغناطیسی و نانویی آن علاوه بر پایداری، انتقال بارهای الکتریکی را تسهیل کرده و باعث افزایش دقت و سرعت واکنش شده است.

مزیت دیگر این فناوری، سادگی استفاده و مقرون‌به‌صرفه بودن آن است؛ به گونه‌ای که پزشکان و پرستاران می‌توانند بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده، نمونه‌ها را بررسی و نتایج را در کمتر از چند دقیقه دریافت کنند. پژوهشگران همچنین تأکید دارند که این نانوزیم و آرایه رنگ‌سنجی می‌تواند زمینه را برای توسعه سنسورهای بیوشیمیایی قابل حمل در سایر کاربردهای پزشکی و صنعتی فراهم کند.

در مجموع، این دستاورد نمونه‌ای از کاربرد نانوفناوری در پزشکی و زیست حسگری است که با ترکیب نانومواد مغناطیسی و اپلیکیشن موبایل، می‌تواند تشخیص سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه بیوتیول‌ها را در مراکز درمانی و خانه‌ها ممکن سازد و مسیر توسعه ابزارهای تشخیصی قابل حمل و هوشمند را هموار کند.