ساخت نخستین حسگرهای فوق حساس با استفاده از فناوری‌نانو

طی دو دهه گذشته، زیست‌حسگرهایی با پروب‌های بیولوژیکی برای کاربردهای زیست‌محیطی،
صنعتی و سیستم‌های تشخیص طبی توسعه یافته‌اند؛ اما کوچکی اندازه سیگنال‌های
تولیدشده با اتصالات زیست‌مولکولی، مانع از افزایش حساسیت این حسگرها بوده‌است.

برای رفع این مشکل ساخت حسگرهای نانوسیمی اثر میدانی به‌دلیل مزایای زیادی
که دارند ـ آشکارسازی در زمان واقعی، نیاز نداشتن به برچسب و حساسیت فوق‌العاده
برای آشکارسازی انواع گسترده‌ای از آنالیت‌ها شامل پروتئین‌ها، نوکلئیک
اسیدها، مولکول‌های کوچک و ویروس‌ها در یک المان کوچک یا در یک مجموعه
ترکیبی ـ مورد توجه دانشمندان قرار گرفت.

اساس کار این ترانزیستورها استفاده از منحنی‌های ولتاژ – جریان نانوسیم‌ها
برای تعیین مشخصات اتصالات زیست‌مولکولی است. به این ترتیب حتی اندازه‌گیری
سیگنال‌های فوق‌العاده ضعیف و غیر قابل آشکارسازی نیز ممکن می‌شود.

به همین منظور اخیراً عده‌ای از محققان در دانشگاه بوستون آمریکا، با
استفاده از یک پروتئین استاندارد در ترانزیستورها ی نانومقیاس اثر میدانی،
یک نوع حسگر زیستی نانومکانیکی فوق‌العاده حساس ساختند. حساسیت این حسگر به
گونه‌ای است که حتی می‌تواند یک تک‌مولکول یا تک‌سلول را هم تشخیص دهد.

این دانشمندان با عامل‌دارکردن سطح نانوسیم سیلیکونی با بیوتین و استفاده
از مکان قله منحنی dI/dV، تواستند مشخصات آشکارسازی آنتی بیوتین را (در حدی
کمتر از نانو گرم در میلی لیتر (ng/ml) تعیین کنند.

این محققان روش خود را با یک حسگر گلوکوز مورد آزمایش قرار دادند. آنها
همچنین در نظر دارند تا روش‌های نوینی را هم برای افزایش بیشتر این سیگنال
و یا کنترل موضعی اتصالات زیست‌مولکولی بیابند.

پیش‌بینی می‌شود کاربرد فناوری‌نانو در طراحی و تولید زیست‌حسگرها و درمان‌های
مولکولی ـ که با توسعه چنین نانوپروب‌ها و حسگرهای فوق حساسی همراه است ـ
زیست‌شناسی سلولی و روش‌های تشخیص طبی زیستی را در آینده دستخوش تحول نماید.