محققان سوئدی از نانومیله‌های اکسید روی(ZnO)، نوع جدیدی از حسگر pH درون‌سلولی را ساخته‌اند. این افزاره بسیار حساس است و می‌تواند گونه‌های شیمیایی منفرد را در مکان‌های ویژه داخل یک سلول منفرد کاوش کند. این وسیله حتی ممکن است برای تشخیص سلول‌های بیمار و تمایز آنها از سلول‌های سالم مورد استفاده قرار گیرد.
اندازه‌گیری pH درون سلول با نانومیله‌ها
محققان سوئدی از نانومیله‌های اکسید روی(ZnO)، نوع جدیدی از حسگر pH درون‌سلولی را
ساخته‌اند. این افزاره بسیار حساس است و می‌تواند گونه‌های شیمیایی منفرد را در
مکان‌های ویژه داخل یک سلول منفرد کاوش کند. این وسیله حتی ممکن است برای تشخیص
سلول‌های بیمار و تمایز آنها از سلول‌های سالم مورد استفاده قرار گیرد.
یک حسگر زیستی معمولاً شامل یک لایه از عناصر شناسایی زیستی است که به‌صورت
کوالانسی به افزاره متصل هستند؛ مثلاً، نانوکاوشگرهای نوری– الیافی می‌توانند به‌صورت
کوالانسی با پادتن‌هایی که می‌توانند به‌طور انتخابی مولکول‌های زیستی خاصی را هدف
قرار دهند، پیوند برقرار کنند. این حسگر جدید را که مارکوس ویلاندر و سفا اَل‌هیلی
از دانشگاه گوتنبرک ساخته‌اند، اساساً با این نوع حسگرها متفاوت است، زیرا در این
حسگر سطوح قطبی و غیر قطبی نانومیله ZnO تک بلوری شش‌وجهی مستقیماً به‌عنوان
شناساگر عمل می‌کنند؛ این بدین معنی است که این حسگر به پذیرنده‌های زیستی مجزا
نیاز ندارد.
این محققان افزاره خود را با آرایش دادن تعداد زیادی از نانومیله‌های ZnO با همدیگر
روی شیشه مرئی روکش داده‌شده با نقره، ساختند. این نانومیله‌ها قطری بین ۸۰ تا صد
نانومتر و طولی بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ نانومتر داشتند.
نوک این حسگر که شامل صدها نانومیله ZnO منفرد است، پهنایی به اندازه ۴/۱ میکرون
دارد. این نوک با این اندازه کوچک می‌تواند داخل غشای یک سلول نفوذ کند و pH درون
سلول را در زمان واقعی اندازه‌گیری کند. این افزاره به‌دلیل تعداد زیاد
نانومیله‌ها، بسیار حساس است و حتی تغییرات خیلی کوچک پتانسیل الکتروشیمیایی را
پایش می‌کند. این تغییرات به‌دلیل پیوند گونه‌های زیست‌مولکولی روی سطح این کاوشگر
است.
این حسگر جدید می‌تواند از اُرگانل‌های منفرد داخل یک سلول، سیگنال‌هایی را دریافت
کند. بعضی مواقع انجام این کار با کاوشگرهای شیشه‌ای موجود امکان‌پذیر نیست، چون
مقاومت الکتریکی آنها هنگامی که پهنای کاوشگر جمع یا منقبض می‌شود، افزایش می‌یابد
و این منجر به یک سیگنال نویز می‌شود. ویلاندر می‌گوید: «خاصیت مهم دیگر این افزاره
این است که هنگام نفوذ داخل غشای سلول محکم به آن می‌چسبد؛ بنابراین سوراخ‌های
بزرگی در غشا ایجاد نمی‌کند. این کاوشگر به‌راحتی داخل سلول می‌رود و ما می‌توانیم
به همه قسمت‌های مختلف دسترسی پیدا کنیم».
بعضی از دیگر مزایای بی‌نظیر این حسگر عبارتند از: نسبت سطح به حجم بالا؛ غیر سمی
بودن؛ ارائه سیگنال‌های بازگشت‌پذیر، پایدار و قوی برحسب تغییرات pH، همچنین این
حسگر در مقابل گستره وسیعی از مواد شیمیایی پایدار است.
به گفته این گروه، تحقیقاتش هنوز در مراحل اولیه است و کارهای زیادی در این زمینه
لازم است تا انجام شود. ویلاندر می‌گوید: «اولین کاری که انجام خواهد شد، کاهش
بیشتر اندازه نوک این حسگر است. همچنین ممکن است، تغییر خواص سطحی نانومیله‌های ZnO
امکان‌پذیر باشد. این امر می‌تواند اجازه اتصال غشاهای انتخاب‌پذیری که داخل
قسمت‌های ویژه‌ای از سلول به‌عنوان حسگرهای حساس یونی عمل می‌کنند، را بدهد. همچنین
ما سعی خواهیم کرد با استفاده از نانولوله‌های ZnO حساسیت به pH را افزایش دهیم و
اثر سطوح غیر قطبی روی اندازه‌گیری‌های pH را بررسی خواهیم کرد».
نتایج این تحقیق در مجله J. Appl. Phys. منتشر شده‌است.
