پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری یک محقق از دانشگاهی در انگلستان توانستند با استفاده از یک روش الکترومکانیکی و نوعی حسگر زیستی، اندازه ویروس‌ها را در دمای بدن و آزمایشگاه تعیین کنند. این روش همچنین قادر است تعداد یک نوع خاص از زیست ذره را در نمونهٔ موردآزمایش مشخص کند.
تعیین اندازه ویروس با استفاده از حسگر نانو
مسعود سلطان رضایی پژوهشگر دوره‌ٔ پسادکتری دانشگاه تربیت مدرس درباره این طرح پژوهشی گفت: «تعیین اندازه ذرات زیستی مختلف از مهمترین مواردی است که دانشمندان و محققان سالها است به دنبال آن هستند. بدین منظور، تاکنون روش‌ها و وسایل گوناگونی ارائه شده است که هر کدام معایبی دارند. در این کار تحقیقاتی ما توانستیم روش جدیدی برای اندازه‌گیری ویروس‌ها در دمای بدن و دمای آزمایشگاه معرفی کنیم. حسگر معرفی شده، در آزمایشگاههای تشخیص طبی برای تعیین اندازه‌ٔ یک ویروس و یا تعداد ویروس‌های موجود در نمونه موردآزمایش استفاده می‌شود. علاوه بر زیست فناوری و مهندسی پزشکی، مدل ارائه شده به عنوان آشکارساز در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز برای شناسایی و اندازه‌گیری ذرات مختلف و یا در کلانشهرها و کارخانهها برای اندازه‌گیری میزان آلودگی ناشی از ذرات معلق در هوا میتواند کاربرد داشته باشد. به منظور طراحی حسگر حاضر، از مفاهیم مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و علوم زیستی استفاده شده است.»
وی در ادامه تشریح این تحقیق گفت: «گاهی تغییر اندازه بعضی از ذرات زیستی داخل بدن موجود زنده نشانگر بروز بیماری خاصی است. در صورتی که این بیماری به موقع تشخیص داده شود می‌توان از پیشرفت آن جلوگیری کرد و حتی به درمان آن پرداخت. یکی از روشهای تعیین اندازه زیست‌ذرات موجود در خون، روش الکترومکانیکی است که در این تحقیق به معرفی آن به عنوان یک روش نوین و کارآمد پرداخته شده است. بعضی از نتایج تحقیق حاضر با نتایج تئوری و تجربی موجود اعتبارسنجی شده است. البته به منظور اطمینان خاطر از کلیه نتایج بایستی یک مدل آزمایشگاهی از میکروحسگر ساخته شود و در نمونه‌های مختلف خون یا دیگر سیالات، مورد آزمایش قرار گیرد. مهمترین نتیجه پژوهش حاضر این است که به کمک اعمال جریان الکتریکی و با تحلیل خصوصیات مکانیکی سامانه می‌توان اندازه و یا تعداد ذرات را در انواع سیالات مشخص کرد. این امر وابسته به تحلیل پایداری حسگر و اندازه‌گیری پارامترهای سامانه الکترومکانیکی است. در این راستا بایستی میزان تغییر شکل قسمت انعطاف پذیر حسگر و ولتاژی که مرتبط با این مقدار تغییر شکل است اندازه‌گیری و آنالیز شوند.»
سلطان رضایی درباره ویژگی‌های نوآورانه مبتنی بر فناوری نانو این طرح گفت: «با توجه به اندازه حسگر حاضر، خواصی در سامانه بروز میکنند که آثار آن‌ها تنها در ابعاد نانو تأثیرگذار است و در ابعاد دیگر اهمیتی ندارند؛ مانند نیروهای بین مولکولی و خواص لایه سطحی. به علت اندازه بسیار کوچک ذرات زیستی که به دنبال تعیین دقیق سایز یا تعداد آن‌ها هستیم و با توجه به حساسیت و دقت موردنیاز برای حسگر، الزامی است که خواص تأثیرگذار در ابعاد نانو به طور کامل درنظر گرفته شوند.»
وی در ادامه شرح ویژگی‌های این پژوهش گفت: «در اینجا نیاز به استفاده از مواد خاصی برای انجام و یا تکرار هر آزمایش وجود ندارد و می‌توان از حسگر، در آزمایش‌های متعدد بهره برد. همچنین مدت انجام آزمایش بسیار کوتاه است و نتایج به صورت آنی قابل‌مشاهده است. از سوی دیگر، با اندیشیدن تمهیدات مناسب، امکان تزریق این حسگر به داخل بدن موجودات زنده به علت اندازه بسیار کوچک آن وجود دارد. مزیت دیگر مدل ارائه شده این است که نسبت به دما حساس است و اثرات تغییر دما بر پاسخ سامانه را منعکس می‌کند. علاوه بر این، امکان تکمیل و توسعه حسگر حاضر و به‌کارگیری آن در صنایع مختلف وجود دارد. نتایج تحقیق اخیر میتواند پنجره جدیدی به روی پژوهشگران برای طراحی، تحلیل و مدل‌سازی حسگرهای زیستی جدید بگشاید.»
پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس با اشاره به منحصربه‌فردبودن این روش گفت: «تحقیقات دیگری به منظور تعیین جرم ذرات زیستی در دنیا انجام شده است ولی در زمینه تعیین اندازه ذرات مختلف به روش الکترومکانیکی تاکنون فعالیتی گزارش نشده است و این کار برای اولین‌بار در دنیا صورت گرفته است. تاکنون مدل ارائه شده در مرحله طراحی و مدل‌سازی نظری بود که توانست این مرحله را با موفقیت پشت سر گذارد. این کار پیش از تجاری‌سازی لازم است به صورت آزمایشگاهی ساخته و در نمونه‌های مختلف آزمایش شود. با توجه به دقت، حساسیت و ابعاد مدل، ساخت آن نیاز به فناوری بالایی دارد که امیدواریم امکان ساخت آن در داخل کشور فراهم شود و ارگان‌های مربوطه از ساخت و تجاری‌سازی آن حمایت کنند.»
دکتر سلطان‌رضایی درباره ادامه این طرح گفت: «این کار، گوشهای از یک پروژه کلان در زمینه حسگرهای زیستی است. در ادامه ما قصد داریم حسگری طراحی کنیم که نه تنها قابلیت تعیین اندازه زیست ذرات را داشته باشد، بلکه بتواند نوع آن‌ها را مشخص کند. این حسگر باید تا حد ممکن کوچک باشد و قابلیت تزریق به داخل بدن موجودات زنده را داشته باشد.»
مسعود سلطان رضایی پژوهشگر دوره پسادکتری دانشگاه تربیت مدرس است که در زمینه حسگرهای زیستی، سامانه‌های میکروالکترومکانیکی، تحلیل پایداری دینامیکی ساختارها و کنترل ارتعاشات وسایل نقلیه فعالیت می‌کند؛ همچنین با دانشگاه‌ها و مراکز علمی مختلفی از جمله دانشگاه اصفهان، دانشگاه آزاد اسلامی و چند دانشگاه بینالمللی، همکاری تحقیقاتی دارد. این کار پژوهشی با همکاری دکتر مهدی بداغی و دکتر امین فرخآبادی که به ترتیب هیئت‌علمی دانشگاههای ناتینگهام ترنت انگلستان و تربیت مدرس ایران هستند انجام شده و در قالب مقاله‌ای با عنوان A thermosensitive electromechanical model for detecting biological particles در مجله Scientific Reports با ضریب تأثیر ۴٫۰۱۱ (سال ۲۰۱۹) به چاپ رسیده است.
