راهبردی مبتنی بر تقلید از طبیعت برای سنتز نانوذرات

محققان سوئیسی با استفاده از روشی موسوم به فرگشت هدایت‌شده موفق به ساخت نانوذرات مهندسی‌شده‌ای شدند که دارای قابلیت‌های ویژه‌ای در حسگری است.

روشی به نام فرگشت هدایت‌شده وجود دارد که در آن سنتز پروتئین‌ها به‌گونه‌ای هدایت می‌شود که منجر به بهبود خواص یا بروز رفتارهای جدید شود. این روش به‌قدری قدرتمند است که می‌توان از آن برای مهندسی پروتئین‌ها استفاده کرد.

در این روش، پروتئین اولیه دچار جهش شده تا دسته‌ای از پروتئین‌های جهش‌یافته مختلف به‌وجود آید. این پروتئین‌ها می‌توانند خواص بهبودیافته یا انتخاب جدیدی داشته باشند. این پروتئین‌ها دوباره دچار تغییر شده یا با هم ترکیب می‌شوند تا دسته‌ای دیگر از پروتئین‌ها به‌وجود آید. این چرخه به قدری تکرار می‌شود که در نهایت پروتئینی با خواص بهبودیافته نسبت به پروتئین اولیه ایجاد شود.

محققان EPFL از این روش برای سنتز نانوذرات جدیدی استفاده کردند که از آن‌ها می‌توان برای ساخت ادوات زیست‌حسگری استفاده کرد. این ادوات با استفاده از نور قادر به شناسایی مولکول‌های زیستی در هوا، آب یا خون هستند.

دانشمندان از تکامل هدایت‌شده برای اصلاح خواص اپتوالکترونیکی نانولوله‌کربنی محاط شده با DNA استفاده کردند. زمانی که این ساختار ماده هدف را شناسایی کرد، نانولوله/DNA نور منتشر می‌کند که این سیگنال‌ها با نفوذ از سیالات زیستی پیچیده نظیر خون یا ادرار می‌توانند شناسایی شوند.

مطلب پیشنهادی:  گرنت ۷٫۹ میلیون دلاری برای توسعه نانوداروی ضدسرطان مغز

در این روش ابتدا باید نانولوله‌کربنی تک‌جداره را تولید کرد. برای این کار به‌صورت تصادفی روی توالی DNA جهش ایجاد می‌شود، سپس این رشته در اطراف نانولوله‌های کربنی تنیده شده تا خواص نوری پیچیده‌ای ایجاد شود. بعد از چند بار جهش، ساختار نانولوله ‌کربنی تک‌جداره/DNA رفتار نوری بهبودیافته از خود به نمایش می‌گذارد.

با استفاده از این فرآیند محققان موفق شدند تا نانولوله‌های کربنی تک‌جداره محاط شده با DNA بسازند که سیگنال‌های نوری در آن ۵۶ درصد افزایش یافته است.

بسیاری از محققان در این حوزه، مقدار زیادی از مواد را با هم ترکیب کردند به این امید که بتوانند ترکیباتی با خواص جدید تولید کنند. این گروه تحقیقاتی روشی ساده‌تر برای تولید این ترکیبات به‌منظور استفاده در نانوحسگری ارائه کردند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Chemical Communications به چاپ رسیده است.