حسگر نانوبلوری برای تشخیص بیماری سرطان

pH و بار نقش مهمی در بسیاری از سیستم‌ها و فرآیندهای فیزیولوژی نظیر تاخوردن پروتئین‌ها ایفا می‌کند به‌طوری که می‌تواند شاخصی برای بروز بیماری سرطان باشد. در مقاله‌ای که اخیرا پژوهشگران آمریکایی تحت عنوان A Mechanism for Biocompatible Nanocrystal-Based Sensors در نشریه Angewandte Chemie به چاپ رساندند نشان دادند که می‌توان از نوعی حسگر جدید برای ردیابی سرطان استفاده کرد. برای این کار اسیدیته سلول‌های زنده برای یک دوره زمانی طولانی رصد می‌شود، قدرت تفکیک این روش بیشتر از حدی است که پیش از این انجام شده بود. برای این کار از ترکیب نانوبلورهای فلورسانت به‌همراه بازوهای مولکولی متحرک استفاده شد، بازوهایی که در اثر تغییرات pH محیط می‌توانند باز و بسته شوند.

اندوزوم‌ها سلول‌هایی هستند که نقش مهمی در انتقال سلولی ایفا می‌کنند این سلول‌ها با رسیدن به بلوغ رشد و pHشان تغییر می‌کند. این موضوع اخیرا توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست توسط یک حسگر نانومقیاس pH و میکروسکوپ فلورسانس مشاهده شده است. راز این موفقیت در طراحی نوعی حسگر غیرمعمول است: در این حسگر یک بازوی مولکولی متحرک به نانوبلورهای فلورسانت سبز و قرمز متصل است. این نانوبلورها ذرات نیمه‌هادی هستند که به‌راحتی انرژی جذب شده توسط رنگ‌های فلورسانت را از طریق مکانیسم غیرتابشی انتقال می‌دهند. با این کار تابش فلورسانس توسط میکروسکوپ قابل مشاهده خواهد شد.

فاصله میان نانوبلور و رنگ توسط تا شدن و باز شدن بازوهای مولکولی حسگر کنترل می‌شود، این حرکت کاملا وابسته به اسیدیته است. این بازو از یک تکه دو رشته دی‌ان‌ای و یک تکه تک‌رشته دی‌ان‌ای بوجود آمده است. با افزایش غلظت یون‌های H+، تمایل این رشته‌ها برای ایجاد یک رشته سه گانه افزایش می‌یابد به شکلی که تک رشته بین شیارهای دو رشته قرار گرفته و موجب تاخوردن آن می‌شود. این حرکت بازوها در pH هفت رخ داده و بسیار به تغییر آن حساس است.

در pHهای بالاتر بازو کشیده شده و مولکول‌های فلورسانس از هم فاصله می‌گیرند در نتیجه انتقال انرژی رخ نخواهد داد. در pH پایین‌تر بازوها تا شده و امکان انتقال بار را فراهم می‌کند. در واقع این روش نسبت میان تابش سبز به قرمز را اندازه‌گیری می‌کند نه مقدار واقعی‌ را، بنابراین تغییر مقدار تابش تفاوتی در نتیجه نخواهد داشت.