محققان دانشگاه صنعتی اصفهان موفق به ساخت نمونه‌ی آزمایشگاهی زیست حسگری شده‌اند که می‌تواند میزان انسولین خون را بدون نیاز به آماده سازی نمونه با حساسیت و دقت بالایی تعیین کند. در ساخت این زیست حسگر از نانوذرات طلا استفاده شده است.
فناوری نانو، به یاری بیماران دیابتی می شتابد!
دیابت یکی از شایع‌ترین بیماری‌هاست که اگر به آن توجه کافی نشود، خطرات جبران ناپذیری برای فرد بیمار در بر دارد. طبق آمارهای جهانی، در هر ۱۰ ثانیه دو نفر در به دیابت دنیا مبتلا می‌شود و در هر ۸ ثانیه یک نفر جان خود را از دست می‌دهد. نکته امیدوارکننده در خصوص این بیماری این است که با کنترل میزان انسولین، می‌توان به راحتی آن را کنترل کرد.
پروفسور علی اصغر انصافی، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، هدف این تحقیق را ساخت یک حسگر زیستی (بیوحسگر) حساس و انتخابی جهت اندازه‌گیری انسولین معرفی کرد و گفت: «انتخابگری بالای این زیست حسگر بدون نیاز به عملیات خاص روی نمونه‌ی مورد نظر و آماده سازی، از مهم‌ترین ویژگی‌های آن محسوب می‌شود.»
انسولین یکی از مهم‌ترین هورمون‌هایی است که در بدن ترشح می‌شود که افزون بر کنترل قند خون، نقشی اساسی بر بسیاری از فعالیت‌های سوخت و ساز بدن نیز دارد. لذا اندازه‌گیری و کنترل مقدار انسولین در افراد سالم و بیمار، نقش پررنگی در کنترل بیماری دیابت ایفا می‌نماید.
انصافی در خصوص توانایی‌های حسگر طراحی شده عنوان کرد: «این زیست حسگر قادر است مقدار انسولین را در محدوده‌ی ۱ تا ۱۰۰۰ نانومول بر لیتر با دقت بالایی اندازه‌گیری کند. حساسیت و انتخابگری بالا از دیگر مزیت‌های این حسگر است. لذا کاربرد آن در در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی بسیار مفید فایده خواهد بود.»
به گفته‌ی انصافی، در ساخت این زیست حسگر، ابتدا پلیمر پلی ارتوفنیلن دی امین، به طریق الکتروشیمیایی در سطح نانوذرات طلا، که روی بستر مغز مداد نشانده شده بود، قرار داده شده است. سپس تک رشته DNA خاص حساس به انسولین، از طریق پیوند سولفیدی بر روی بستر فوق متصل گردیده است.
مطالعات نشان داده که در حضور یون منیزیم، انسولین پس از برهمکنش با زنجیره DNA یک قفس چهار وجهی ایجاد می‌نماید. این تغییر ساختمان به عنوان ابزار تشخیص انسولین در مقادیر کم به روش امپدانس الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
انصافی در پایان دلیل استفاده از نانوذرات طلا و اهمیت حضور آن‌ها در ساخت حسگر را اینگونه توضیح داد: «طراحی و ساخت زیست‌حسگرها بر پایه‌ی DNA نیازمند روشی است که بتوان اولاً DNA را به صورت پایدار در بستر حسگرحفظ نمود و ثانیاً تعداد زنجیره‌های DNA قرار گرفته روی بستر را کنترل کرد. این دو مسئله مهم را می‌توان با استفاده از نانوذرات طلای اصلاح شده با دیگر مواد کنترل نمود و بدون حضور نانودرات اصلاح شده امکان کنترل و پایداری حسگر مهیا نخواهد شد.»
این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور علی اصغر انصافی و پروفسور بهزاد رضایی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و الهه خدامی، دانشجوی دکترای شیمی تجزیه دانشگاه اصفهان- است. نتایج این کار در مجله‌ی Colloids and Surfaces B: Biointerfaces با ضریب تأثیر۳/۸۸۷ (جلد ۱۵۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۷ تا ۵۳) به چاپ رسیده است.
انسولین یکی از مهم‌ترین هورمون‌هایی است که در بدن ترشح می‌شود که افزون بر کنترل قند خون، نقشی اساسی بر بسیاری از فعالیت‌های سوخت و ساز بدن نیز دارد. لذا اندازه‌گیری و کنترل مقدار انسولین در افراد سالم و بیمار، نقش پررنگی در کنترل بیماری دیابت ایفا می‌نماید.
انصافی در خصوص توانایی‌های حسگر طراحی شده عنوان کرد: «این زیست حسگر قادر است مقدار انسولین را در محدوده‌ی ۱ تا ۱۰۰۰ نانومول بر لیتر با دقت بالایی اندازه‌گیری کند. حساسیت و انتخابگری بالا از دیگر مزیت‌های این حسگر است. لذا کاربرد آن در در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی بسیار مفید فایده خواهد بود.»
به گفته‌ی انصافی، در ساخت این زیست حسگر، ابتدا پلیمر پلی ارتوفنیلن دی امین، به طریق الکتروشیمیایی در سطح نانوذرات طلا، که روی بستر مغز مداد نشانده شده بود، قرار داده شده است. سپس تک رشته DNA خاص حساس به انسولین، از طریق پیوند سولفیدی بر روی بستر فوق متصل گردیده است.
مطالعات نشان داده که در حضور یون منیزیم، انسولین پس از برهمکنش با زنجیره DNA یک قفس چهار وجهی ایجاد می‌نماید. این تغییر ساختمان به عنوان ابزار تشخیص انسولین در مقادیر کم به روش امپدانس الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
انصافی در پایان دلیل استفاده از نانوذرات طلا و اهمیت حضور آن‌ها در ساخت حسگر را اینگونه توضیح داد: «طراحی و ساخت زیست‌حسگرها بر پایه‌ی DNA نیازمند روشی است که بتوان اولاً DNA را به صورت پایدار در بستر حسگرحفظ نمود و ثانیاً تعداد زنجیره‌های DNA قرار گرفته روی بستر را کنترل کرد. این دو مسئله مهم را می‌توان با استفاده از نانوذرات طلای اصلاح شده با دیگر مواد کنترل نمود و بدون حضور نانودرات اصلاح شده امکان کنترل و پایداری حسگر مهیا نخواهد شد.»
این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور علی اصغر انصافی و پروفسور بهزاد رضایی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و الهه خدامی، دانشجوی دکترای شیمی تجزیه دانشگاه اصفهان- است. نتایج این کار در مجله‌ی Colloids and Surfaces B: Biointerfaces با ضریب تأثیر۳/۸۸۷ (جلد ۱۵۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۷ تا ۵۳) به چاپ رسیده است.
