محققان ایرانی، حسگری زیستی و غیر آنزیمی طراحی نموده‌اند که جهت تشخیص دیابت قابل استفاده خواهد بود. این حسگر در مقیاس آزمایشگاهی ساخته و بررسی شده است. کاهش هزینه‌ی ساخت، افزایش سرعت تشخیص گلوکز و افزایش پایداری از نتایج این طرح بوده است. علوم پزشکی و بالی
پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران: حذف مواد گران‌قیمت از حسگرهای تشخیص دیابت
در چند دهه‌ی گذشته، دانشمندان به دنبال ساخت حسگرهای زیستی با حساسیت بالا و انتخاب پذیری نسبت به گلوکز، جهت تشخیص بیماری دیابت بوده‌اند. در این بین، حسگرهای زیستی بر پایه‌ی آنزیم‌ها، دارای عیوبی همچون عدم پایداری حرارتی و شیمیایی و همچنین سختی‌های کار با آنزیم هستند. بنابراین تمرکز بر روی ساخت حسگرهای غیر آنزیمی گلوکز که دارای حساسیت بالا، انتخاب‌پذیری و پایداری بالا باشند، افزایش یافته است.
به گفته‌ی دکتر علی اکبر طرلانی، هدف از انجام این طرح نه تنها ساخت حسگر زیستی غیر آنزیمی گلوکز بوده، بلکه تلاش شده که ماده‌ی گران قیمت نافیون و آنزیم گلوکز اکسیداز در طراحی و ساخت آن حذف شود.
این محقق نتایج این تحقیقات را بدین شرح توضیح داد: «حسگر طراحی شده از حساسیت خوب، حد تشخیص مناسب، پایداری بالا و گزینش پذیری در برابر عوامل مزاحم مثل دوپامین، اوریک اسید و… برخوردار است.»
پلیمر نافیون در حسگرهای آنزیمی و غیر آنزیمی برای کمک به تثبیت ماده‌ی مورد نظر بر روی الکترود به کار می‌رود. همچنین این ماده گزینش‌پذیری حسگر را به الکترولیت مورد نظر افزایش می‌دهد. اما این ماده بسیار گران قیمت بوده و دسترسی به آن آسان نیست. بنابراین در این کار سعی شده تنها با استفاده از نانولوله‌های کربنی چند دیواره (ارزان قیمت) و اتیلن گلیکول، اکسید مورد نظر بر روی الکترود تثبیت شود. نتایج نشان داده که با وجود عدم حضور نافیون، گزینش پذیری حسگر ساخته شده به گلوکز بسیار خوب است.
از طرفی، تنوع ساختاری نانوذرات اکسید روی و سهولت کنترل این ساختارها در واکنش‌های حلال-دما دلیل انتخاب این ماده برای ساخت حسگر بوده است زیرا نوع ساختار بر روی کارایی این اکسید فلزی تأثیر‌گذار است. در این کار، ۹ نانوساختار مختلف اکسید روی به روش جدید سنتز و در ساخت حسگر به کار گرفته شده است. این ساختارهای شامل نانوذرات کروی، نانوپودری، نانومیله، نانوصفحه و سایر موارد بوده است. این نانوساختارها در پاسخ به عنوان حسگر زیستی با یکدیگر متفاوت بوده و در میان آن‌ها نانوساختارهای کره‌ای و سپس پودری بهترین پاسخ را در پی داشتند.
طرلانی در ادامه افزود: «همانگونه که اشاره شد، هدف از انجام این کار ساخت یک حسگر بر پایه‌ی نانوساختارهای جدید اکسید روی بود. لذا به کمک آمینو اسید، که یک ماده با دو گروه عاملی و دارای pH ایزوالکتریک است، نانوساختارهای جدید اکسید روی با pH خودکنترلی و به روش حلال-دما سنتز شد. سپس این نانوساختارها به عنوان حسگر زیستی غیر آنزیمی، بدون استفاده از آنزیم گلوکز اکسیداز که ماده‌ای پرهزینه و ناپایدار در برابر حرارت و تغییرات pH است و همچنین نافیون که ماده‌ای گران قیمت است، به کار گرفته شد.»
به کمک این حسگر، گلوکز در محیط استاندارد شبیه‌سازی شده‌ی خونی و در حضور انواع گونه‌های مزاحم خونی به خوبی شناسایی شده است. نکته‌ی قابل توجه این است که بیشتر حسگرهای غیر آنزیمی، گلوکز را در محیط بازی سنجش می‌کنند. اما در این پژوهش سنجش گلوکز در pH و محیط شیمیایی خون قابل اندازه گیری شده است.
این کار پژوهشی حاصل تلاش‌های دکتر علی اکبر طرلانی- عضو هیأت علمی پژوشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران– و همکارانشان است که نتایج آن در مجله‌ی Biosensors and Bioelectronics (جلد ۶۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۶۰۱ تا ۶۰۷) انتشار یافته است.
به گفته‌ی دکتر علی اکبر طرلانی، هدف از انجام این طرح نه تنها ساخت حسگر زیستی غیر آنزیمی گلوکز بوده، بلکه تلاش شده که ماده‌ی گران قیمت نافیون و آنزیم گلوکز اکسیداز در طراحی و ساخت آن حذف شود.
این محقق نتایج این تحقیقات را بدین شرح توضیح داد: «حسگر طراحی شده از حساسیت خوب، حد تشخیص مناسب، پایداری بالا و گزینش پذیری در برابر عوامل مزاحم مثل دوپامین، اوریک اسید و… برخوردار است.»
پلیمر نافیون در حسگرهای آنزیمی و غیر آنزیمی برای کمک به تثبیت ماده‌ی مورد نظر بر روی الکترود به کار می‌رود. همچنین این ماده گزینش‌پذیری حسگر را به الکترولیت مورد نظر افزایش می‌دهد. اما این ماده بسیار گران قیمت بوده و دسترسی به آن آسان نیست. بنابراین در این کار سعی شده تنها با استفاده از نانولوله‌های کربنی چند دیواره (ارزان قیمت) و اتیلن گلیکول، اکسید مورد نظر بر روی الکترود تثبیت شود. نتایج نشان داده که با وجود عدم حضور نافیون، گزینش پذیری حسگر ساخته شده به گلوکز بسیار خوب است.
از طرفی، تنوع ساختاری نانوذرات اکسید روی و سهولت کنترل این ساختارها در واکنش‌های حلال-دما دلیل انتخاب این ماده برای ساخت حسگر بوده است زیرا نوع ساختار بر روی کارایی این اکسید فلزی تأثیر‌گذار است. در این کار، ۹ نانوساختار مختلف اکسید روی به روش جدید سنتز و در ساخت حسگر به کار گرفته شده است. این ساختارهای شامل نانوذرات کروی، نانوپودری، نانومیله، نانوصفحه و سایر موارد بوده است. این نانوساختارها در پاسخ به عنوان حسگر زیستی با یکدیگر متفاوت بوده و در میان آن‌ها نانوساختارهای کره‌ای و سپس پودری بهترین پاسخ را در پی داشتند.
طرلانی در ادامه افزود: «همانگونه که اشاره شد، هدف از انجام این کار ساخت یک حسگر بر پایه‌ی نانوساختارهای جدید اکسید روی بود. لذا به کمک آمینو اسید، که یک ماده با دو گروه عاملی و دارای pH ایزوالکتریک است، نانوساختارهای جدید اکسید روی با pH خودکنترلی و به روش حلال-دما سنتز شد. سپس این نانوساختارها به عنوان حسگر زیستی غیر آنزیمی، بدون استفاده از آنزیم گلوکز اکسیداز که ماده‌ای پرهزینه و ناپایدار در برابر حرارت و تغییرات pH است و همچنین نافیون که ماده‌ای گران قیمت است، به کار گرفته شد.»
به کمک این حسگر، گلوکز در محیط استاندارد شبیه‌سازی شده‌ی خونی و در حضور انواع گونه‌های مزاحم خونی به خوبی شناسایی شده است. نکته‌ی قابل توجه این است که بیشتر حسگرهای غیر آنزیمی، گلوکز را در محیط بازی سنجش می‌کنند. اما در این پژوهش سنجش گلوکز در pH و محیط شیمیایی خون قابل اندازه گیری شده است.
این کار پژوهشی حاصل تلاش‌های دکتر علی اکبر طرلانی- عضو هیأت علمی پژوشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران– و همکارانشان است که نتایج آن در مجله‌ی Biosensors and Bioelectronics (جلد ۶۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۶۰۱ تا ۶۰۷) انتشار یافته است.
