تولید روبشگرهای مولکوی جدید به نام nanoLAMPها


نتایج همایش نهایی پروژه NanoCap

گروهی از محققان دانشگاه ایلینویز دسته جدیدی از
روبشگرهای مولکولی جذاب به نام nanoLAMPها را برای تحقیقات زیست‌پزشکی
تولید کرده‌اند. این روبشگرهای جدید بر خلاف روبشگرهای معمول مورد استفاده
در زیست‌پزشکی یا زمینه‌های تحقیقاتی دیگر، نیازی به مولکول‌های رنگی یا
فلورسانس ندارند، اما همانند لامپ‌های درون منازل برای اینکه دنیای مولکولی
را روشن کنند، به یک کلید نیاز دارند.

روهیت بارگاوا از دانشگاه ایلینویز گروه جدیدی از روبشگرهای مولکولی جذاب
به نام nanoLAMPها را برای تحقیقات زیست‌پزشکی تولید کرده است. این
روبشگرهای جدید بر خلاف روبشگرهای معمول مورد استفاده در زیست‌پزشکی یا
زمینه‌های تحقیقاتی دیگر، نیازی به مولکول‌های رنگی یا فلورسانس ندارند،
اما همانند لامپ‌های درون منازل برای اینکه دنیای مولکولی را روشن کنند، به
یک کلید نیاز دارند.

یکی از مشکلاتی که در زمینه تحقیقات زیست‌پزشکی وجود دارد، عدم توانایی
اندازه‌گیری چندین مولکول به طور همزمان با دقت و اطمینان بالا می‌باشد.
بارگاوا و همکارانش این nanoLAMPها را که مخفف Nano-Layered
Metal-dielectric Particles است، برای حل این مشکل ابداع کرده‌اند.

همچنین می‌توان مولکول‌های گزارشگر مختلفی را در این nanoLAMPها وارد کرد
که این امر امکان حصول نتایج مختلف را امکان‌پذیر می‌سازد.

در این روش جدید از یک تکنیک طیف‌سنجی به نام تفرق رامان بهبودیافته سطحی
(SERS) و همچنین از ذرات فلز-دی‌الکتریک نانولایه‌ای که هنگام قرار گرفتن
در معرض لیزر روشن می‌شوند، استفاده می‌شود.

این nanoLAMPها با یک ساختار هم‌مرکز چندلایه‌ای منحصر به فرد ساخته
می‌شوند که امکان تنظیم دقیق میدان الکتریکی احاطه‌کننده یک مولکول را
فراهم می‌آورد. آنها ابتدا از تئوری بنیادی الکترومغناطیس برای پیش‌بینی
میدان الکتریکی بهره بردند؛ سپس با استفاده از الگوریتم‌ها و توان محاسباتی
مرکز ملی کاربردهای ابرمحاسباتی (NCSA) در ایلینویز ساختارها را برای بهبود
طیف‌سنجی رامان بهینه کردند.

بارگاوا می‌گوید: «طراحی هوشمند نانوساختارها مبتنی بر فیزیک بنیادی است».

این nanoLAMPها همچنین اثرات شیمیایی مشاهده شده در روش‌های بهبود SERS را
حذف کرده و امکان مدلسازی دقیق‌تر را فراهم می‌آورند.

این روبشگرهای جدید یک لینک شناسایی دارند که مولکول هدف را به ساختار
چندلایه‌ای پیازمانند که حاوی مولکول گزارشگر است، متصل می‌کند. یک تابش
لیزری موجب برانگیخته شدن نانوذره و حصول سیگنال‌هایی از مولکول هدف
می‌شود. این nanoLAMPها می‌توانند اندازه‌گیری‌های دقیق و مطمئنی از یک یا
چندین مولکول و یا از مولکول‌های مختلف انجام دهند. این ذرات به نحوی طراحی
شده‌اند که با گذشت زمان تجزیه نشده و پایدار می‌مانند.

بارگاوا می‌گوید: «این یک بستر بسیار انعطاف‌پذیر است که امکان تصویربرداری
از هر جزء مولکولی را ایجاد کرده و مسیرهای مختلفی برای ساخت فراهم
می‌نماید. به علاوه، می‌توان هر مولکول رنگی یا گزارشگری را وارد آن کرده و
از بیشتر فلزات در آن استفاده نمود».

جزئیات این تحقیق در Proceedings of the National Academy of Sciences
منتشر شده است.