محققان دانشگاه شیراز در طرحی تحقیقاتی موفق به ساخت نانوجاذبی برای جهت بررسی‌های دی ان ای (DNA) در نمونه‌های زیستی شدند. کاهش هزینه و وقت، عدم استفاده از حلال‌های آلی و جداسازی آسان و سریع از مهم‌ترین مزایای استفاده از این نانوجاذب جهت بررسی‌های آزمایشگاهی است.
شیراز: تلاش برای دستیابی به نانوجاذب جداسازی دی ان ای
جداسازی DNA از نمونه‌های زیستی پیچیده، اهمیت فراوانی در کاربردهای پزشکی و بالینی دارد. روش متداول برای این منظور استفاده از حلال‌های آلی و گونه‌های شیمیایی سمی و یا آنزیم‌های حیوانی است که چندان مناسب نیستند. در سال‌های اخیر نانوذرات مغناطیسی کاربرد زیادی در جداسازی مواد پیدا کرده‌اند. راحتی عمل جداسازی توسط میدان مغناطیسی و بدون استفاده از دستگاه سانتریفوژ و یا صافی، دلیل گسترش این کاربرد است. همچنین سطح این نانوذرات فعال است و با استفاده از مواد انتخاب شده‌ای می‌توان آن را برای اهداف خاص به‌صورت هدفمند فعال‌تر ساخت. در این طرح تلاش شده از این توانمندی برای بررسی امکان جذب و واجذب DNA روی سطح این نانوذرات استفاده شود.
به گفته‌ی مریم قائمی، مقایسه توانایی جذب DNA توسط دو نوع نانوذره مغناطیسی اکسید آهن اصلاح نشده و اصلاح شده با مایعات یونی، هدف این پژوهش بوده است. نانوذرات مغناطیسی اصلاح نشده دارای قطر ۴۰ و نانوذرات اصلاح شده حدود ۱۳ نانومتر بوده‌اند.
بالابردن بازده جذب با انتخاب جاذب مناسب و کاهش مدت زمان لازم برای جذب در مقایسه با بعضی از جاذب‌های گزارش شده، از جمله فواید استفاده از نانوذرات مغناطیسی به کار گرفته شده است.
این محقق در ادامه با برشمردن دیگر مزیت‌های این نانوجاذب، افزود:«عدم استفاده از حلال‌های آلی که برای محیط زیست خطر آفرین هستند، حذف لزوم استفاده از دستگاه سانتریفوژ برای انجام جداسازی، عدم نیاز به بکارگیری دستور کارهای وقت‌گیر و استفاده از دستگاه‌های قابل دسترس در اغلب آزمایشگاه‌ها از دیگر نتایج ارزشمند این تحقیقات است.»
برای انجام این کار بسیاری از شرایط آزمایشی از جمله اسیدیته، قدرت یونی و دمای محیط و نیز نسبت مقدار مواد مصرفی بهینه سازی شدند.
در این تحقیق از مایعات یونی برای آماده کردن سطح نانوذرات مغناطیسی به منظور جذب DNA استفاده شده است. مایعات یونی، غیرفرار، غیرقابل اشتعال، غیر سمی و حلال‌های پایدار حرارتی هستند.
نتایج این تحقیق نشان داده است که نانو ذرات مغناطیسی اکسیدآهن اصلاح شده توسط مایع یونی، جذب سریع DNA را در حدود دو دقیقه امکان‌پذیر نموده‌اند که نتیجه‌ی قابل توجهی است. این نانوذرات قادر به جذب حدود ۹۵% میزان DNA هستند و واجذبی آن با محلول ای دی تی ای (EDTA) در محیط نسبتاً اسیدی انجام می‌گیرد. نکته‌ی جالب اینکه حتی پس از ۳ بار بازیافت و استفاده مجدد، میزان واجذبی از سطح نانوذرات اصلاح شده حدود ۹۶% گزارش شده است.
قائمی در توضیح عملکرد نانوذرات خاطر نشان کرد: «با بهره‌گیری از سطح مؤثر بالای نانوذرات، امکان جذب سطحی موادی مثل DNA بر روی آن‌ها به مقدار قابل ملاحظه‌ای بالا می‌رود. مطالعات ایزوترم جذب نشان داده، جذب سطحی از مدل لانگمایر تبعیت کرده و مولکول‌های DNA به صورت تک لایه بر سطح نانو ذرات جذب می‌شوند.»
وی معتقد است علاوه بر کاربرد بیان شده، تثبیت DNA بر روی سطح جامدات، به‌خصوص نانوذرات، در مطالعات مربوط به تشخیص‌های مولکولی به کمک حسگرهای زیستی نیز در سال‌های اخیر مورد توجه فراوان قرار گرفته است.
به گفته‌ی مریم قائمی، مقایسه توانایی جذب DNA توسط دو نوع نانوذره مغناطیسی اکسید آهن اصلاح نشده و اصلاح شده با مایعات یونی، هدف این پژوهش بوده است. نانوذرات مغناطیسی اصلاح نشده دارای قطر ۴۰ و نانوذرات اصلاح شده حدود ۱۳ نانومتر بوده‌اند.
بالابردن بازده جذب با انتخاب جاذب مناسب و کاهش مدت زمان لازم برای جذب در مقایسه با بعضی از جاذب‌های گزارش شده، از جمله فواید استفاده از نانوذرات مغناطیسی به کار گرفته شده است.
این محقق در ادامه با برشمردن دیگر مزیت‌های این نانوجاذب، افزود:«عدم استفاده از حلال‌های آلی که برای محیط زیست خطر آفرین هستند، حذف لزوم استفاده از دستگاه سانتریفوژ برای انجام جداسازی، عدم نیاز به بکارگیری دستور کارهای وقت‌گیر و استفاده از دستگاه‌های قابل دسترس در اغلب آزمایشگاه‌ها از دیگر نتایج ارزشمند این تحقیقات است.»
برای انجام این کار بسیاری از شرایط آزمایشی از جمله اسیدیته، قدرت یونی و دمای محیط و نیز نسبت مقدار مواد مصرفی بهینه سازی شدند.
در این تحقیق از مایعات یونی برای آماده کردن سطح نانوذرات مغناطیسی به منظور جذب DNA استفاده شده است. مایعات یونی، غیرفرار، غیرقابل اشتعال، غیر سمی و حلال‌های پایدار حرارتی هستند.
نتایج این تحقیق نشان داده است که نانو ذرات مغناطیسی اکسیدآهن اصلاح شده توسط مایع یونی، جذب سریع DNA را در حدود دو دقیقه امکان‌پذیر نموده‌اند که نتیجه‌ی قابل توجهی است. این نانوذرات قادر به جذب حدود ۹۵% میزان DNA هستند و واجذبی آن با محلول ای دی تی ای (EDTA) در محیط نسبتاً اسیدی انجام می‌گیرد. نکته‌ی جالب اینکه حتی پس از ۳ بار بازیافت و استفاده مجدد، میزان واجذبی از سطح نانوذرات اصلاح شده حدود ۹۶% گزارش شده است.
قائمی در توضیح عملکرد نانوذرات خاطر نشان کرد: «با بهره‌گیری از سطح مؤثر بالای نانوذرات، امکان جذب سطحی موادی مثل DNA بر روی آن‌ها به مقدار قابل ملاحظه‌ای بالا می‌رود. مطالعات ایزوترم جذب نشان داده، جذب سطحی از مدل لانگمایر تبعیت کرده و مولکول‌های DNA به صورت تک لایه بر سطح نانو ذرات جذب می‌شوند.»
وی معتقد است علاوه بر کاربرد بیان شده، تثبیت DNA بر روی سطح جامدات، به‌خصوص نانوذرات، در مطالعات مربوط به تشخیص‌های مولکولی به کمک حسگرهای زیستی نیز در سال‌های اخیر مورد توجه فراوان قرار گرفته است.
شماتیک جذب DNA بر سطح ذرات نانومغناطیس اکسید آهن اصلاح شده
این تحقیقات حاصل همکاری دکتر قدرت اله آبسالان- عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز و دکتر مریم قائمی- عضو هیأت علمی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی ایران– است که نتایج آن در مجله‌ی Microchimica Acta (جلد ۱۸۱، شماره ۲-۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۴۵ تا ۵۳) به چاپ رسیده است.
