محققان دانشگاه یزد، موفق به ساخت زیست‌حسگری شده‌اند که قادر است در زمانی کوتاه به تعیین جنسیت جنین کمک کند. این حسگر از گزینش‌پذیری و دقت بالایی برخوردار است و هزینه‌ی ساخت پایینی دارد. در پی طراحی این حسگر تلاش شده است از نانوذره‌ای با کارایی بالا و ترجیحاً روش تهیه‌ی مناسبی بهره‌گیری شود.
یزد: ساخت زیست‌حسگری ارزان و سریع در تشخیص جنسیت جنین
روش‌های متداول تعیین جنسیت مثل روش‌های آناتومیک، علاوه‌بر نیاز به دستگاه‌های پیشرفته، درصد خطای بالایی نیز به همراه دارند. همچنین حساسیت روش‌های تشخیص مولکولی به کمک PCR نیز چندان مناسب نبوده و بسیار وقت‌گیر و پرهزینه هستند. محققان در این پژوهش روشی ارائه کرده‌اند که در غلظت بسیار پایین DNA (حتی در حد چیکو مولار) و در مراحل اولیه تشکیل جنین قادر به تعیین جنسیت باشند.
حسگر طراحی شده با دقتی بالا قادر به تشخیص سریع DNA آمیلوژنین جهت تعیین جنسیت جنین است. در ساخت این حسگر از نانو ذره‌ی طلا استفاده شده است. این حسگر که گزینش‌پذیری بالایی دارد، لزوم استفاده از روش زمان بر PCR را برطرف خواهد کرد. به کمک نتایج این طرح، امکان طراحی زیست‌حسگرهایی کوچک، ارزان و دست‌‌ساز برای تشخیص سریع انواع بیماری‌ها فراهم می‌شود.
به گفته نوشین رجب‌زاده، دانشجوی دکتری شیمی از دانشگاه یزد، در این تحقیق برای تهیه نانو ذره‌ی طلا، از روش الکتروشیمیایی بهره گرفته شده است. روش الکترو شیمیایی به دلایلی؛ نظیر سادگی روش نسبت به روش شیمیایی، سرعت بالا در تهیه‌ی نانوذره، عدم آلوده شدن نانوذره به مواد شیمیایی، قابلیت کنترل اندازه‌ی نانوذره تنها با کنترل جریان و پتانسیل اعمال شده، انتخاب شده است.
حسگر طراحی شده با دقتی بالا قادر به تشخیص سریع DNA آمیلوژنین جهت تعیین جنسیت جنین است. در ساخت این حسگر از نانو ذره‌ی طلا استفاده شده است. این حسگر که گزینش‌پذیری بالایی دارد، لزوم استفاده از روش زمان بر PCR را برطرف خواهد کرد. به کمک نتایج این طرح، امکان طراحی زیست‌حسگرهایی کوچک، ارزان و دست‌‌ساز برای تشخیص سریع انواع بیماری‌ها فراهم می‌شود.
به گفته نوشین رجب‌زاده، دانشجوی دکتری شیمی از دانشگاه یزد، در این تحقیق برای تهیه نانو ذره‌ی طلا، از روش الکتروشیمیایی بهره گرفته شده است. روش الکترو شیمیایی به دلایلی؛ نظیر سادگی روش نسبت به روش شیمیایی، سرعت بالا در تهیه‌ی نانوذره، عدم آلوده شدن نانوذره به مواد شیمیایی، قابلیت کنترل اندازه‌ی نانوذره تنها با کنترل جریان و پتانسیل اعمال شده، انتخاب شده است.
وی در ادامه افزود: «با توجه به نسبت سطح به حجم بالای نانوذره‌ی به کار رفته، جذب سطحی آن بالاست و در نتیجه، مولکول‌های زیستی زیادی بر روی آن قرار خواهند گرفت. این ویژگی، موجب ساخت حسگرهایی با میزان تشخیص پایین و گزینش‌پذیری بالا را می‌شود. از طرفی استفاده‌ی همزمان از نانوذرات طلا و نقاط کوانتمی، علاوه‌بر ساخت حسگر، قابل کاربرد در ساخت نانو لیزرها و ماسک‌های تنفسی و همچنین بهبود عملکرد آشکارسازهای نوری خواهد بود.
«برای ساخت این حسگر ابتدا الکترود خمیر کربن تهیه شد. سپس با کمک روش ولتامتری چرخه‌ای، سطح الکترود با نانوذرات طلا پوشش داده شد. در ادامه تلاش شد تا رشته‌ی DNA به نانو ذرات متصل شوند. برای این کار محلولی از DNA تیولدار شده با غلظت بهینه تهیه شد و پس از آن الکترود برای مدت مشخصی درون محلول قرار گرفت. لازم به ذکر است برای سادگی کار و عدم استفاده از روش وقت‌گیر PCR، تولید رشته‌ی DNA در محلول با کمک آنزیم خاصی انجام گرفت.
«در راستای دستیابی به شرایط بهینه‌ی تهیه‌ی زیست‌حسگر مدنظر، ابتدا نسبت بهینه گرافیت به پارافین، برای ساخت الکترود خمیر کربن به عنوان بستر کار، تعیین شد. سپس مناسب‌ترین نانوذره طلا برای اتصال رشته‌های DNA، با تغییر غلظت محلول نمک طلا و تعداد سیکل و جریان و همچنین پتانسیل لازم برای تهیه الکتروشیمیایی نانوذره، به دست آمد. همچنین زمان لازم برای اتصال DNA به نانوذره و مؤثرترین روش هیبریداسیون، مورد بررسی قرار گرفت. با بهینه‌سازی تمام این شرایط، زیست حسگری طراحی شد تا علاوه بر حساسیت بالا، تعیین جنسیت را به طور کاملاً اختصاصی انجام دهد».
«در راستای دستیابی به شرایط بهینه‌ی تهیه‌ی زیست‌حسگر مدنظر، ابتدا نسبت بهینه گرافیت به پارافین، برای ساخت الکترود خمیر کربن به عنوان بستر کار، تعیین شد. سپس مناسب‌ترین نانوذره طلا برای اتصال رشته‌های DNA، با تغییر غلظت محلول نمک طلا و تعداد سیکل و جریان و همچنین پتانسیل لازم برای تهیه الکتروشیمیایی نانوذره، به دست آمد. همچنین زمان لازم برای اتصال DNA به نانوذره و مؤثرترین روش هیبریداسیون، مورد بررسی قرار گرفت. با بهینه‌سازی تمام این شرایط، زیست حسگری طراحی شد تا علاوه بر حساسیت بالا، تعیین جنسیت را به طور کاملاً اختصاصی انجام دهد».
تصویر SEM از نانوذرات طلای ساخته شده
نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری نوشین رجب‌زاده و دکتر محمد مظلوم اردکانی، عضو هیئت علمی دانشگاه یزد، است، در مجله Analytical Biochemistry (جلد ۴۴۳، شماره ۲، ماه دسامبر، سال ۲۰۱۳، صفحات ۱۳۲ تا ۱۳۸) منتشر شده است.
