تشخیص بوهای مختلف با استفاده از بینی الکترونیکی

محققان کره‌ای گیرنده‌های بویایی انسان را با فناوری نانو ترکیب کرده و نوع جدیدی
از «بینی بیوالکترونیکی» تولید کرده‌اند که امیدوارند بتواند به درک بیشتر حس
بویایی انسان کمک کند.

تای هیونک پارک و جیونگسیک جانگ از دانشگاه ملی سئول تخصص گروه تحقیقاتی خود در
زمینه فناوری زیستی و ابزارهای پلیمری رسانا را با یکدیگر ترکیب نموده و پروتئین‌های
گیرنده بویایی انسان (hOR) را روی نانولوله‌های پلیمری رسانا سوار کردند. سپس این
نانولوله‌ها را به آرایه‌ای از میکروالکترودها متصل کرده و یک ترانزیستور اثر زمینه
ساختند. زمانی که مولکول‌های بو به گیرنده‌های پروتئینی متصل می‌شوند، تغییراتی در
سیگنال الکتریکی ترانزیستور ایجاد کرده و موجب تشخیص بو می‌شوند.

پارک می‌گوید این سیستم می‌تواند بو را به خوبی تشخیص دهد. او توضیح می‌دهد: «این
پروتئین‌ها در سطح خود دارای گروه‌های آمینی هستند؛ پلیمرهای رسانا نیز با گروه‌های
اسید کربوکسیلیک عامل‌دار شده‌اند؛ در نتیجه پروتئین‌ها می‌توانند با تشکیل
پیوندهای پپتیدی به صورت کووالانسی به نانولوله‌ها متصل شوند. وجود این پیوند
کووالانسی بدین معناست که اگر مولکول‌ها بو به گیرنده‌های پروتئینی متصل شوند،
سیگنال حاصله به خوبی به نانولوله‌ها منتقل می‌شود».
 

گیرنده مورد استفاده در این ابزار به خوبی به بوتیرات آمیل متصل می‌شود. آمیل
بوتیرات استری با بوی آناناس یا زردآلو است که به عنوان افزودنی غذایی استفاده
می‌شود. این گروه پژوهشی دریافتند که می‌توانند به راحتی غلظت‌های بسیار کم (فمتومولار)
از آمیل بوتیرات را با این ابزار تشخیص دهند، در حالی که استرهای مشابه (همانند
بوتیل یا هگزیل بوتیرات) که تنها در یک اتم کربن با مولکول اصلی تفاوت دارند،
با غلظت‌های ۱۰ میلیارد برابر بیشتر هیچ پاسخی را توسط این شناساگر موجب نشدند.

پارک می‌افزاید: «حساسیت و انتخابگری این ابزار بسیار خوب است که نشان می‌دهد
پروتئین هنوز به خوبی عمل می‌کند و در اثر اتصال به نانولوله، آسیب ندیده است.
هنوز نمی‌دانیم اتصال این پروتئین‌های گیرنده بو به نانولوله‌ها چه تغییری در
کنفورماسیون آنها ایجاد کرده است، اما می‌بینیم که هنوز کار می‌کند».

با وجودی که این ابزار کاربردهای زیادی در تشخیص مولکول‌های خاص دارد، پارک
توضیح می‌دهد که آنها می‌خواهند از این ابزار برای درک بهتر چگونگی عملکرد حس
بویایی انسان کمک بگیرند. او می‌گوید: «حدود ۳۷۰ تا ۳۸۰ گیرنده بویایی مختلف
وجود دارند، اما بسیاری از آنها انتخابگری خاصی برای مولکولی ویژه نداشته و
مولکول هدف برخی از آنها را نمی‌شناسیم. ما باید تعداد زیادی از این گیرنده‌ها
را روی این ابزار جدید استفاده کرده و سپس ابزارهایی با ترکیب‌های مختلف از این
گیرنده‌ها بسازیم تا بتوانیم بوهای مختلف را شناسایی کرده و بفهمیم که انسان
چگونه میان این بوها تمایز قائل می‌شود».