نقاط نورانی کربنی، نشانگرهایی برای شناسایی تغییرات pH درون سلولی

پژوهشگران دانشگاه شیراز با سنتز نقاط کربنی از این نانوذرات جهت تولید نانوحسگری برای تشخیص pH درون سلول استفاده کردند. این نانوحسگر تغییرات pH درون سلول را با دقت بالایی اندازه می‌گیرد . از این نانوحسگر می‌توان جهت دنبال کردن پیشرفت فرایند درون سلولی و تشخیص ابتلا به برخی بیماری‌ها بهره برد.

در بین نانومواد با خواص نوری، مواد فلورسانس در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای پیداکرده‌اند. یکی از نکات کلیدی در توسعه نانومواد فلورسانس، کشف نقاط کوانتومی بوده است. این نانومواد، دسته‌ای از مواد نیمه‌رسانا هستند که ابعادی کمتر از ده نانومتر دارند. برای تولید نقاط کوانتومی اغلب از فلزات سمی نظیر کادمیم استفاده می‌شود. ازاین‌رو برای کاربردهای زیستی مناسب نخواهند بود. در این راستا تلاش محققان به سمت سنتز و استفاده از نقاط غیر سمی کربنی متمایل شده است.

دکتر افسانه صفوی، مقدار pH را یکی از پارامترهای تأثیرگذار در فرایندهای درون‌سلولی خواند و افزود: «مقدار pH یکی از پارامترهای تأثیرگذار در فرایندهای درون‌سلولی از جمله رشد و تکثیر سلول‌ها ٬ انقباضات ماهیچه‌ای٬ ، انتقالات یونی و سنتز DNA است. تغییر مقدار pH هرچند به میزان بسیار اندک نشانگر ابتلا به بیماری‌های مختلفی از جمله سرطان و آلزایمر است. ازاین‌رو، در این طرح نانوحسگری با دقت بالا جهت اندازه‌گیری تغییرات اندک pH درون‌سلولی سنتز شده است.»

به گفته این محقق روش سنتز این نانوذرات یک روش ساده و کم‌هزینه است و محصول نهایی سمیت پایین و سازگاری محیط‌زیست از خود بروز می‌دهد. همچنین سرعت پاسخ این نانوذرات بسیار سریع است.

نقاط کربنی نانوذراتی با خاصیت فلورسانس هستند. این نانوذرات به دلیل اندازه بسیار کوچکشان می‌توانند از غشای سلول عبور کرده و در آنجا به تغییرات pH واکنش نشان داده و نور ساطع کنند. در طرح حاضر پس از سنتز نقاط کربنی از روش‌هایی نظیر پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای مشخصه‌یابی آن‌ها استفاده شده است. در ادامه، کارایی این نانوذرات به‌وسیله تصویربرداری سلولی، اسپکتروسکوپی فلورسانس و سنجش pH مورد ارزیابی قرار گرفته است.

نانوحسگر سنتز شده در این طرح پاسخ خطی بسیار خوبی نسبت به تغییرات pH در محدوده فیزیولژیک (6.1 تا 7.8) از خود بروز می‌دهد، ضمن اینکه قادر است اختلاف pH در حد 0.1 را نیز تشخیص دهد.

دکتر افسانه صفوی – عضو هیئت علمی دانشگاه شیرلز، دکتر زهرا احمد پور- محقق پسادکترا و راحله احمدپور- دانشجوی مقطع دکترای این در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی RSC Advances با ضریب تأثیر 3.108 (جلد 6، شماره 106، سال 2016، صفحات 104657 تا 104664) منتشر شده است.