در مقاله‌ای که به‌تازگی در نشریه Sensors منتشر شده است، توسعه یک دستگاه مبتنی بر گوشی هوشمند به‌نام Krometriks مورد بحث قرار گرفته است که از فناوری نانو برای شناسایی آسان و سریع رنگ‌سنجی microRNA (miRNAs) استفاده می‌کند.
رنگ‌سنجی microRNA با کمک تلفن هوشمند و حسگری مبتنی بر نانوذرات
این گجت شامل یک گوشی هوشمند، یک قطعه چاپ‌شده سه‌بعدی و یک اپلیکیشن مخصوص تلفن همراه است که به‌صورت سفارشی طراحی شده است.
MicroRNAها (miRNAs) مولکول‌های RNA کوچکی هستند که تقریباً ۲۵ نوکلئوتید دارند و با اتصال به توالی‌های ترجمه نشده در RNA پیام‌رسان (mRNA) نقش مهمی در تنظیم ژن ایفا می‌کنند. این کار این مولکول‌های RNA غیر کدکننده را قادر می‌سازد تا به‌عنوان تنظیم‌کننده‌ای برای بیان ژن پس از رونویسی عمل کنند. اختلال در تنظیم miRNAها در سرطان، بیماری‌های قلبی، دیابت، اختلالات نورودژنراتیو و شرایط خودایمنی رایج است.
بنابراین، MicroRNAها شاخص‌های مناسبی برای تشخیص زودهنگام و ردیابی بیماری هستند. در نتیجه، شناسایی سریع و اندازه‌گیری دقیق غلظت miRNA از اهمیت بالینی بالایی برخوردار است.
روش‌های سنتی برای تشخیص سطوح miRNA معمولاً زمان‌بر هستند و به متخصصان و تجهیزات پرهزینه نیاز دارند. موجی از علاقه به طراحی رویکردهای جایگزین مبتنی بر فناوری نانو برای تشخیص microRNA مشاهده شده است.
سیستم‌های تشخیص در طول سال‌ها بیشتر در دسترس پزشکان قرار گرفته‌اند، اما هنوز برای کار کردن به تجهیزات آزمایشی پیچیده و بزرگ و همچنین متخصصان واجد شرایط نیاز دارند.
قدرت محاسباتی قابل توجه تلفن‌های هوشمند مدرن و سادگی استفاده، همراه با فناوری‌های تشخیص نوری قابل حمل، ممکن است جایگزین مناسب و قابل دسترس برای تجهیزات آزمایشگاهی موجود باشد.
تلفن‌های همراه به دلیل در دسترس بودن گسترده، سهولت استفاده و افزایش قابلیت پردازش، به طور فزاینده‌ای توجه محققان را جلب کرده‌اند. آن‌ها جایگزین قابل قبولی برای دستگاه‌های تحلیلی آزمایشگاهی معمولی، که اغلب بزرگ و گران هستند، ارائه می‌دهند. دوربین داخلی در تلفن‌های همراه معمولاً به‌عنوان حسگر داخلی برای کاربردهای حسگر زیستی استفاده می‌شود. واحد دوربین به‌عنوان یک حسگر تصویر دوبعدی برای تصاویر میکروسکوپی و همچنین تست‌های رنگ‌سنجی و فلورسنت عمل می‌کند.
در این پروژه، یک سیستم حسگر زیستی مبتنی بر تلفن همراه برای شناسایی و تعیین کمّی شاخص‌های زیستی miRNA مورد بررسی قرار می‌گیرد.
ابزار توسعه‌یافته با نام Krometriks، شامل یک تلفن همراه مجهز به قطعه‌ای سه بعدی چاپ‌شده و نرم‌افزار سفارشی یکپارچه است. یک آزمایش رنگ سنجی بر اساس نانوذرات نقره (AgNPs) توسط این فناوری انجام می‌شود.
مقدار گیرنده‌های miRNA در نمونه، سطح تجمع AgNP در محلول را تعیین می‌کند و تخمین miRNA با نظارت بر تغییر رنگ محلول انجام می‌شود.
نشان داده شد که دستگاه کرومتریکس قادر به اندازه‌گیری miRNA در مقیاس نانو بدون نیاز به مقادیر زیادی از نمونه است. علاوه بر این، دقت تشخیص Krometriks برابر با یک طیف‌سنج رومیزی رایج آزمایشگاهی است.
کار با کرومتریکس آسان بوده و قادر به انجام ارزیابی خودکار است، که نشان دهنده پتانسیل آن برای تبدیل شدن به یک ابزار رنگ‌سنجی ارزشمند برای تشخیص بالینی در کنار تخت و در محیط‌های مراقبت های بهداشتی جهانی با منابع محدود است.
در کنار تلفن همراه، قطعات چاپ‌شده سه بعدی و نوعی کاغذ وجود دارند که مدیریت آن را ارزان و ساده می کند. برای تجزیه و تحلیل نمونه، از میکروکووت‌های مصرفی استفاده می‌شود. این طرح به گونه‌ای توسعه یافته است که Krometriks ممکن است در مناطقی که منابع کمیاب هستند به کار گرفته شود.
عملکرد Krometriks با استفاده از یک برنامه تلفن همراه سفارشی توسعه یافته برای سیستم عامل اندروید کنترل می‌شود. این نرم افزار یک رابط کاربری ساده ارائه می‌دهد که می‌توان با حداقل دانش و مهارت مورد استفاده قرار گیرد. این برنامه می‌تواند جمع آوری تصاویر، آماده‌سازی داده‌ها، دستکاری داده‌ها، ارائه نتایج و ذخیره‌سازی داده‌ها را خودکار انجام دهد.
