گروهی از محققان آمریکایی یک حسگر زیستی نانومکانیکی تولید کرده‌اند که می‌تواند به شکلی سریع و ارزان و با حساسیت بالا نشانگرهای بیماری‌ها یا مولکول‌های دیگر را در غلظت‌های بسیار پایین شناسایی کرده و به
تولید حسگر جدید برای شناسایی زودهنگام بیماری‌ها
محققان دانشگاه کرنل یک حسگر زیستی
نانومکانیکی تولید کرده‌اند که می‌تواند به شکلی سریع و ارزان و با حساسیت
بالا نشانگرهای بیماری‌ها یا مولکول‌های دیگر را در غلظت‌های بسیار پایین
شناسایی کرده و به تشخیص زودهنگام بیماری‌ها کمک کند.
یوری لو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی آزمایشگاه پروفسور آمیت لال، استاد مهندسی
برق و رایانه در این دانشگاه، این حسگر زیستی را با استفاده از آرایه‌ای از
نانوسیم‌های بلور فتونیکی ساخته است. کارایی این ابزار با همکاری پروفسور
دَن لوئو، استاد مهندسی زیستی و محیط‌زیست و سونگ‌مینگ پنگ، دانشجوی او به
اثبات رسیده است.
این ابزار آزمایشی یک نوسانگر مغناطیسی با قطر ۵۰ میکرون است که از یک غشای
سیلیکون-اکسید سیلیکونی با آرایه‌ای از نانوسیم‌های فشرده‌ی عمودی روی آن
ساخته شده است.
نسبت سطح به حجم این ابزار بسیار بالا بوده
و به‌همین دلیل می‌تواند مولکول‌های زیستی را تا غلظت‌های بسیار پایین (در
حد فمتومولار) تشخیص دهد. به‌عنوان مثال از این حسگر می‌توان برای یافتن
چند مولکول در یک لیوان آب استفاده کرد.
در این حسگر یک روبشگر تک‌رشته‌ای DNA بر روی نانوسیم‌ها اتصال یافته است.
زمانی که این مولکول‌ها در تماس با DNA تک‌رشته‌ای مولکول هدف قرار می‌گیرند،
به آن متصل شده و در نتیجه وزنی که توسط این ابزار حس می‌شود، تغییر می‌کند.
این تغییر وزن فرکانس ارتعاشی حسگر را تغییر می‌دهد.
در عمل یک تابش لیزری روی ابزار تابانده شده و طراحی منحصر به‌فرد این
نانوسیم‌ها امکان جذب بیش از ۹۰ درصد از نور تابیده شده را ایجاد می‌کند؛
در نتیجه‌ی این کار یک اثر برانگیختگی اُپتو-ترمو-مکانیکی در نوسانگر حاصل
می‌شود. تغییر فرکانس نوسانی این نوسانگر را می‌توان از راه دور و با سرعت
بالا و بدون نیاز به سیم‌های الکتریکی تشخیص داد که این ویژگی ساخت این
ابزار را راحت و ارزان می‌سازد.
لال می‌گوید در تصور او روزی پزشکان خواهند توانست از این ابزارها در
آنالیزهای بالینی مثلاً برای بررسی DNA استفاده کنند. در روش‌های معمول
امروزی، DNA موجود در خون در مقایسه با یک توالی استاندارد سنجیده می‌شود.
به‌جای این کار این ابزار جدید را می‌توان با توالی‌های خاص DNA کددهی کرده
و مولکول‌های مورد نظر را در مراحل اولیه و زمانی که غلظت آنها پایین است،
شناسایی کرد.
از این حسگر می‌توان در کاربردهای زیست‌محیطی و مثلاً در بررسی کیفیت آب
نیز بهره برد. این پژوهشگران امیدوارند با بهبود این ابزار امکان شناسایی
پروتئین‌های مختلف را نیز ایجاد کنند؛ این کار با سختی بیشتری همراه است،
زیرا پروتئین‌ها همانند مولکول‌های DNA به مولکول‌های دیگر متصل نمی‌شوند.
جزئیات این کار در مجله Nature Communications منتشر شده است.
