روش نوینی برای شناسایی پروتئین‌ها و تشخیص نارسایی کلیه

محققان دانشگاه واشنگتن یک حسگر زیست‌پزشکی را با استفاده از نانومیله‌های طلا، برای تشخیص افزایش لیپوکالین ‏وابسته به ژلاتیناز نوتروفیل بعنوان یک زیست‌نشانگر آسیب‌های حاد کلیه ساخته‌اند. ‏

یافته‌های محققان دانشگاه واشنگتن تشخیص آسیب‌های جدی کلیه را به سادگی از طریق ‏فرو بردن یک کاغذ آزمایش در ادرار میسر کرده است. اِوان کراش و همکارانش در ‏دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن، یک حسگر زیست‌پزشکی را با استفاده از نانومیله‌های ‏طلا، برای تشخیص افزایش لیپوکالین وابسته به ژلاتیناز نوتروفیل ‏‎(NGAL)‎‏ بعنوان یک ‏زیست‌نشانگر آسیب‌های حاد کلیه ساخته‌اند.

زیست‌نشانگرها عموما مولکول‌ها یا پروتئین‌های ‏کوچکی در بدن هستند که با تغییر غلظت در بدن به بیماری و یا درمان پاسخ می‌دهند. ‏
کراش معتقد است که این فناوری مبتکرانه بررسی عملکرد کلیه را بصورت بالینی و با ‏هزینه کمتر فراهم می‌آورد. ‏

برای ساخت این حسگر از روشی به نام زیست‌حسگری پلاسمونیک استفاده شده است ‏که قادر به شناسایی مقادیر بسیار کم زیست‌نشانگرهاست. با این حال پادتن‌های طبیعی عمر ‏کوتاهی داشته، بسیار گران قیمت بوده و نیازمند زمان طولانی برای ایجاد و بکارگیری هستند. ‏از این رو این محققان پادتن‌هایی مصنوعی را ابداع نموده‌اند.
 ‏
برای ساخت این زیست‌حسگر پلاسمونیک از فرآیندی به نام نشانگذاری ‏زیست‌مولکولی استفاده شده است که شامل متصل کردن پروتئین‌های هدف به سطح ‏نانومیله‌ها و سپس اضافه کردن مولکول‌هایی کوچک در اطراف پروتئین برای تشکیل دادن ‏یک لایه پلیمری در بیرون از نانومیله‌هاست. با خارج کردن پروتئین‌های هدف حفراتی روی ‏سطح نانومیله‌ها به جای می‌ماند که همان پادتن‌های مصنوعی نام دارند. هنگامیکه نانومیله‌ها ‏همراه با پادتن‌های مصنوعی در تماس با ماده‌ای نظیر ادرار که حاوی پروتئین هدف است ‏قرار می‌گیرند، حفرات بصورت پازل توسط پروتئین هدف پر می‌شوند.
 ‏

filereader.php?p1=main_7af73b77dbbc5cc57
پروتئین‌های هدف با جدا شدن، حفراتی را در سطح ‏نانومیله بجای می‌گذارند.
هنگامیکه این نانومیله‌ی همراه ‏با پادتن مصنوعی در تماس با ماده‌ای نظیر ادرار قرار ‏می‌گیرد،
پروتئین‌های موجود در ادرار به مانند یک پازل ‏جای حفرات را پر می‌کنند.‏

با تابش نور به نانومیله‌های طلا، الکترون‌های فلز تحریک‌شده و شروع به نوسان می‌کنند. ‏دو رنگ یا باند موجود در طیف ساتع‌شده از نانومیله نشان می‌دهد که کدام بخش از نور ‏تابیده جذب و کدام پراش شده است. زمانیکه ماده‌ای به نانومیله متصل باشد، موقعیت یکی از ‏باندها به مکانی دیگر انتقال یافته و باعث تغییر رنگ خواهد شد که این تغییر نشان‌دهنده ‏چسبیدن پروتئین زیست‌نشانگر به نانومیله است. در نتیجه اندازه‌گیری میزان زیست‌نشانگر با ‏تغییر رنگ امکان‌پذیر است. ‏

این محققان در تلاشند تا عملکرد موفقیت‌آمیز ‏NGAL‏ به عنوان زیست‌نشانگر را به عنوان ‏مدلی برای جایگزینی پادتن‌های طبیعی با پادتن‌های مصنوعی سایر پروتئین‌ها بکار گیرند. ‏

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Advanced Functional ‎Materials‏ منتشر کرده‌اند.‏