ساخت یک حسگر از نانوذرات برای تشخیص سریع کرونا

به گزارش سیناپرس اردبیل، این آزمایش مبتنی بر فناوری حسگر نانولوله کربنی است که قبلاً در آزمایشگاه Strano توسعه یافته بود. این حسگر نیاز به آنتی‌بادی‌ها یا دیگر معرف‌ها را که تولید، خالص‌سازی و در دسترس قرار دادن آن‌ها زمان‌بر است، حذف می کند. نانولوله های کربنی، سیلندرهای توخالی با ضخامت نانومتر ساخته شده از کربن – به طور طبیعی در معرض نور لیزر حالت فلورسانس پیدا می کنند. محققان قبلا نشان داده بودند که با پیچاندن چنین لوله‌هایی در پلیمرهای مختلف، می‌توانند حسگرهایی ایجاد کنند که با شناسایی شیمیایی مولکول‌های هدف، به آنها پاسخ می‌دهند.
در این پدیده شناسایی، انواع خاصی از پلیمرها به یک نانوذره متصل می‌شوند. این مولکول‌ها که به عنوان پلیمرهای آمفی‌فیلیک شناخته می‌شوند، دارای نواحی آبگریز هستند که مانند لنگرها به لوله‌ها می‌چسبند، و مناطق آبدوست دارند که مجموعه‌ای از حلقه‌ها را تشکیل می‌دهند که از لوله‌ها دور می‌شوند. این حلقه ها لایه ای را در اطراف نانولوله تشکیل می دهند. بسته به آرایش حلقه‌ها، انواع مختلفی از مولکول‌های هدف می‌توانند در فضاهای بین آنها فرو رفته و شدت یا حداکثر طول موج فلورسانس تولیدی را تغییر دهند.
محققان در آزمایشگاه Strano از قبل استراتژی‌هایی را توسعه داده بودند که به آنها امکان می‌داد پیش‌بینی کنند کدام پلیمرهای آمفی‌فیلیک با یک مولکول هدف خاص تعامل بهتری دارند، بنابراین آنها به سرعت مجموعه‌ای از 11 نامزد قوی برای برای شناسایی Sars-Cov-2 ایجاد کردند.
در حدود 10 روز پس از شروع پروژه، محققان حسگرهای دقیقی را برای نوکلئوکپسید و پروتئین اسپایک ویروس شناسایی کردند. در طی آن زمان، آنها همچنین حسگرها را در یک دستگاه نمونه اولیه با نوک فیبر نوری که می تواند تغییرات فلورسانس نمونه زیست سیال را در زمان واقعی تشخیص دهد، وارد کردند. این امر نیاز به ارسال نمونه به آزمایشگاه را برای تشخیص با دستگاه پی.سی.آر. حذف می کند.
این دستگاه در عرض حدود پنج دقیقه نتیجه آزمایش تشخیصی را اعلام و می تواند غلظت های کمتر از 2.4 پیکوگرم پروتئین ویروسی را در هر میلی لیتر نمونه تشخیص دهد.. محققان همچنین نشان دادند که این دستگاه می‌تواند پروتئین نوکلئوکپسید Sars-Cov-2 را زمانی که در بزاق حل می‌شود، شناسایی کند، چیزی که معمولاً دشوار است؛ زیرا بزاق حاوی کربوهیدرات‌های چسبنده و آنزیم‌های گوارشی است که در تشخیص پروتئین اختلال ایجاد می‌کنند.
این سنسور بالاترین محدوده تشخیص، زمان پاسخ و سازگاری بزاق را حتی بدون طراحی آنتی بادی و گیرنده نشان می دهد. این یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این نوع طرح‌های شناسایی مولکولی است که طراحی و آزمایش سریع، بدون محدودیت زمان توسعه و زنجیره تامین یک آنتی‌بادی معمولی یا گیرنده آنزیمی، امکان‌پذیر است. این تیم برای ثبت اختراع این فناوری اقدام کرده است، تا بتوانند برای استفاده به عنوان ابزار تشخیصی کووید-19 تجاری سازی شود.
نتایج این تحقیق در Analytical Chemistry منتشر شده است.
مترجم: مریم محرمی