پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس نمونه‌های آزمایشگاهی زیست حسگری را طراحی کرده‌اند که امکان تشخیص زودهنگام عوامل مرتبط با سرطان خون را در نمونه‌ی مورد آزمایش به صورت چشمی مهیا می‌کند. این زیست حسگرها با هزینه‌ی پایینی ساخته شده‌اند و از حساسیت، گزینش پذیری و
دانشگاه تربیت مدرس: ساخت زیست حسگر آزمایشگاهی از نانومیله‌ی طلا جهت تشخیص سرطان خون
امروزه استفاده از نانو ساختارهای میله‌ای شکل طلا با خواص نوری بی‌نظیر در درمان و تشخیص بیماری‌ها مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته اند. طراحی و توسعه‌ی نانو زیست حسگرها، عوامل درمانی هدفمند، انتقال ژن، نورگرما درمانی، نشانگرهای تصویربرداری و تشخیص پزشکی از کاربردهای بالقوه این نانوساختارهاست.
به گفته‌ی دکتر طاهره توحیدی مقدم، هدف از این پژوهش، طراحی یک سامانه‌ی کارا برای تشخیص سرطان خون(لوسمی) به کمک نانومیله‌های طلا بوده است. برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانو زیست حسگر طراحی شده و عملکرد آن در راستای دستیابی به این هدف مورد ارزیابی قرار گرفته است.
توحیدی مقدم در ادامه در خصوص روش تشخیص این بیماری عنوان کرد: «حضور برخی پروتئین‌های مشخص در مایعات بیولوژیک انسان (خون، بزاق، ادرار) با غلظت خاص، می‌تواند نمایانگر یک بیماری جدی باشد. بنابراین، پایش و سنجش این پروتئین‌ها در تشخیص، پیشگیری و درمان به هنگام بیماری‌ها سودمند خواهد بود. در این پژوهش، پروتئین لیزوزیم به عنوان زیست مولکول هدف انتخاب شد. زیرا ترشح بیش از حد مجاز آن می‌تواند نشانگر اختلال در عملکرد کلیه و نیز بروز سرطان لوسمی باشد.»
بر اساس نتایج به دست آمده به کمک زیست حسگر طراحی شده در این طرح، حضور پروتئین لیزوزیم در نمونه‌ی مورد آزمایش به صورت چشمی قابل تشخیص است.
این محقق ضمن مقایسه‌ی مزیت‌های استفاده از این حسگر با روش‌های تشخیصی متداول عنوان کرد: «در برخی موارد آزمون‌های تشخیصی بسیار وقت‌گیر، پرهزینه و پردردسر است. برای مثال، روش‌های متداول برای تشخیص پروتئین لیزوزیم، کدورت سنجی، الکتروفورز لیزوراکت و الایزا است که هریک از نظر پیچیدگی فرایند، حساسیت، هزینه، اتلاف انرژی و نیروی انسانی مشکلات خاص خود را دارند. این در حالی است که سامانه‌ی طراحی شده در این پژوهش، در مقایسه با سایر روش‌های تشخیصی موجود از پیچیدگی کمتری برخوردار است و در عین حال قابل دسترس، حساس، مقرون به‌صرفه و سریع است.»
لازم به ذکر است که برای افزایش کارایی این زیست حسگر در گستره‌ی غلظتی پایین‌تر پروتئین هدف، استفاده از راهکار تغییر دما، در کیفیت و کاهش زمان تشخیص بسیار مؤثر خواهد بود.
توحیدی مقدم در پایان به روش ساخت و بررسی این سامانه اشاره کرد و افزود: «ابتدا نانومیله‌های طلا سنتز شده و پس از بهینه‌سازی شرایط ساخت، با آپتامر اختصاصی پروتئین هدف (لیزوزیم) عامل‌دار شدند. سپس شرایط مناسب اتصال زیستی نانوساختار و اپتامر و در نهایت پایداری آن در شرایط گوناگون مطالعه شد. با پایش نوسانات پلاسمون سطحی نانوپروب در حضور پروتئین هدف، قابلیت تشخیصی آن در گستره غلظتی نانومولار و پیکومولار آزمون شد. همچنین گزینش پذیری این نانوزیست حسگر در حضور پروتئین‌های کنترل مانند انسولین، سیتوکروم c، آلفا آمیلاز، BSA وHSA به عنوان عوامل احتمالی تداخل مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت قابلیت تشخیصی این سامانه در سرم خون افراد سالم و بیمار (مبتلا به به لوسمی حاد میلوئیدی و لوسمی لنفوبلاستیک)، با و بدون القای شرایط محیطی مقایسه شد.»
نتایج این کار در مجله‌ی Talanta (جلد ۱۴۴، سال ۲۰۱۵، صفحات ۷۷۸ تا ۷۸۷) به چاپ رسیده و حاصل همکاری دکتر طاهره توحیدی مقدم و دکتر بیژن رنجبر- اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- است.
به گفته‌ی دکتر طاهره توحیدی مقدم، هدف از این پژوهش، طراحی یک سامانه‌ی کارا برای تشخیص سرطان خون(لوسمی) به کمک نانومیله‌های طلا بوده است. برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانو زیست حسگر طراحی شده و عملکرد آن در راستای دستیابی به این هدف مورد ارزیابی قرار گرفته است.
توحیدی مقدم در ادامه در خصوص روش تشخیص این بیماری عنوان کرد: «حضور برخی پروتئین‌های مشخص در مایعات بیولوژیک انسان (خون، بزاق، ادرار) با غلظت خاص، می‌تواند نمایانگر یک بیماری جدی باشد. بنابراین، پایش و سنجش این پروتئین‌ها در تشخیص، پیشگیری و درمان به هنگام بیماری‌ها سودمند خواهد بود. در این پژوهش، پروتئین لیزوزیم به عنوان زیست مولکول هدف انتخاب شد. زیرا ترشح بیش از حد مجاز آن می‌تواند نشانگر اختلال در عملکرد کلیه و نیز بروز سرطان لوسمی باشد.»
بر اساس نتایج به دست آمده به کمک زیست حسگر طراحی شده در این طرح، حضور پروتئین لیزوزیم در نمونه‌ی مورد آزمایش به صورت چشمی قابل تشخیص است.
این محقق ضمن مقایسه‌ی مزیت‌های استفاده از این حسگر با روش‌های تشخیصی متداول عنوان کرد: «در برخی موارد آزمون‌های تشخیصی بسیار وقت‌گیر، پرهزینه و پردردسر است. برای مثال، روش‌های متداول برای تشخیص پروتئین لیزوزیم، کدورت سنجی، الکتروفورز لیزوراکت و الایزا است که هریک از نظر پیچیدگی فرایند، حساسیت، هزینه، اتلاف انرژی و نیروی انسانی مشکلات خاص خود را دارند. این در حالی است که سامانه‌ی طراحی شده در این پژوهش، در مقایسه با سایر روش‌های تشخیصی موجود از پیچیدگی کمتری برخوردار است و در عین حال قابل دسترس، حساس، مقرون به‌صرفه و سریع است.»
لازم به ذکر است که برای افزایش کارایی این زیست حسگر در گستره‌ی غلظتی پایین‌تر پروتئین هدف، استفاده از راهکار تغییر دما، در کیفیت و کاهش زمان تشخیص بسیار مؤثر خواهد بود.
توحیدی مقدم در پایان به روش ساخت و بررسی این سامانه اشاره کرد و افزود: «ابتدا نانومیله‌های طلا سنتز شده و پس از بهینه‌سازی شرایط ساخت، با آپتامر اختصاصی پروتئین هدف (لیزوزیم) عامل‌دار شدند. سپس شرایط مناسب اتصال زیستی نانوساختار و اپتامر و در نهایت پایداری آن در شرایط گوناگون مطالعه شد. با پایش نوسانات پلاسمون سطحی نانوپروب در حضور پروتئین هدف، قابلیت تشخیصی آن در گستره غلظتی نانومولار و پیکومولار آزمون شد. همچنین گزینش پذیری این نانوزیست حسگر در حضور پروتئین‌های کنترل مانند انسولین، سیتوکروم c، آلفا آمیلاز، BSA وHSA به عنوان عوامل احتمالی تداخل مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت قابلیت تشخیصی این سامانه در سرم خون افراد سالم و بیمار (مبتلا به به لوسمی حاد میلوئیدی و لوسمی لنفوبلاستیک)، با و بدون القای شرایط محیطی مقایسه شد.»
نتایج این کار در مجله‌ی Talanta (جلد ۱۴۴، سال ۲۰۱۵، صفحات ۷۷۸ تا ۷۸۷) به چاپ رسیده و حاصل همکاری دکتر طاهره توحیدی مقدم و دکتر بیژن رنجبر- اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- است.
