محققان کشور با استفاده از لایه‌های نانو نیمه هادی میکرو چیپی برای شناسایی و پیشگیری از بیماری‌های ژنتیکی و میکروبی و ویروسی تولید کردند.

نانوحسگر

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از ایسنا، به باور این محققان این ابزار می‌تواند به عنوان جایگزینی دقیق‌تر و ارزان‌تر در آزمایشگاه‌های بیوتکنولوژی کشور مورد استفاده قرار گیرد.

در حال حاضر طیف گسترده‌ای از تحقیقات مرتبط با شاخه‌هایی چون زیست-فناوری، بیولوژی، پزشکی به آشکارسازی DNA نیاز دارد. قطعات DNA هسته اصلی و عناصر پایه‌ای تمامی سلول‌های زنده را تشکیل می‌دهند. 

یک DNA شامل زنجیره‌ای طویل از ملکول‌های خاص است و ترتیب ملکول‌های تشکیل دهنده DNA یک کد بیولوژیکی مشخص را تولید می‌کند. این کد نه تنها هویت یک سلول را مشخص می‌کند بلکه با آنالیز آن می‌توان به خواص و مشخصه‌های یک سلول پی برد.

وی اضافه کرد: به عنوان مثال با آنالیز کد DNA یک سلول نه تنها می‌توان تشخیص داد این سلول متعلق به یک ویروس، میکروب، چند سلولی، گیاه، حیوان و یا انسان است، بلکه امکان تشخیص خواص آن گونه مشخص نیز وجود خواهد داشت. یعنی با آنالیز کد DNA سلول دریافت شده از یک انسان می‌توان به بیماری‌های ژنتیکی آن فرد پی برد.

محققان دانشگاه اصفهان با حمایت صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران حسگری بومی جهت تشخیص هیبریداسیون DNA با استفاده از لایه‌های نانو نیمه هادی طراحی و ساخته‌اند که استفاده از لایه‌های نیمه هادی نوآوری این حسگر است.

مهدی حبیبی مجری این پروژه حسگر DNA را ابزاری دانست که با آن می‌توان وجود یا عدم وجود یک کد خاص را در زنجیره‌ای از DNA مجهول تشخیص داد و اظهار کرد: اساس کار اغلب حسگرهای DNA ترکیب نمونه مجهول با کد مکمل معلوم است. در صورتی که اتصال با مکمل معلوم صورت پذیرفت می‌توان نتیجه گرفت کد مورد نظر در نمونه مجهول وجود داشته است در غیر این صورت نمونه مجهول فاقد کد مورد نظر بوده است.

حبیبی ادامه داد: آشکار سازی نمونه‌های هیبرید شده DNA از مجموعه غیر هیبرید شده فرآیند حساس و پیچیده‌ای محسوب می‌شود. تشخیص زنجیره‌های هیبرید شده DNA در مقیاس‌های کوچک اغلب با چالش‌های متعددی روبرو است. به عنوان مثال تکنیک‌های آشکار سازی نوری معمولا دقت لازم را برای آشکار سازی هیبریداسیون در مقیاس پایین ندارند و نمی‌توانند در غلظت‌های پایین هیبریداسیون و یا عدم هیبریداسیون DNA را آشکار سازی کند.

عضو هیات علمی دانشگاه اصفهان یادآور شد: هرچند برای آشکارسازی DNA در غلظت‌های پایین می‌توان از سنسورهای میکروچیپ استفاده کرد ولی در حال حاضر این نوع تراشه‌ها صرفا در خارج از کشور تولید می‌شود و قیمت بالایی دارند. دستیابی به تکنولوژی و فناوری بومی برای ساخت این سنسورها گامی موثر در تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی محسوب می‌شود.

وی درباره کاربردهای این حسگر گفت: شناسایی DNA مربوط به سلول‌ها، میکروب‌ها و ویروس‌ها جایگاه پراهمیتی در زمینه‌های مختلفی همچون تشخیص بیماری‌های میکروبی- ویروسی در انسان‌ها، حیوانات و گیاهان، تشخیص سرطان در انسان، مطالعات و تحقیقات زیست فناوری، شناسایی و پیشگیری از بیماری‌های ژنتیکی و بسیاری موارد دیگر دارد.

حبیبی با بیان این که تکنیک رایج و معمول برای شناسایی DNA نیز تشخیص هیبریداسیون آن با یک نمونه مکمل و از پیش شناخته شده است، خاطرنشان کرد: تجهیزات مورد نیاز جهت آشکارسازی هیبریداسیون DNA اغلب گران قیمت بوده و معمولا بعد از انجام هر آزمایش به تعویض نمونه‌ها نیاز است علاوه بر آن کار کردن با چنین دستگاه‌هایی غالبا مشکل است و تنظیمات، کالیبراسیون و راه‌اندازی آن نیاز به تخصص و صرف مدت زمان قابل توجهی دارد.

به گفته وی، هدف این پروژه طراحی و ساخت بومی یک میکروچیپ آشکار ساز DNA است که در این طرح از لایه‌های نانو برای ساخت تقویت‌ کننده‌های الکترونیکی نیمه هادی استفاده ‌شد.

مجری طرح با تاکید بر این که پیاده سازی و ساخت بومی این ساختارها توسط تجهیزات و امکانات موجود در داخل امکان پذیر است، اظهار کرد: با توجه به استفاده از عناصر الکترونیکی، حساسیت این سنسور نسبت به روش‌های آشکارسازی موجود بالاتر بوده و سنسورتولید شده می‌تواند غلظت‌های پایین هیبریداسیون را آشکارسازی کند. همچنین استفاده از نانو لایه‌های نیمه هادی که ساخت و پردازش آنها ساده و راحت است باعث می‌شود قیمت نهایی محصول از نمونه‌های مشابه پایین‌تر باشد.

این محقق قیمت نهایی و کاربرد آن در کلیه آزمایشگاه‌های پژوهشی و طبی را از مزیت‌های این میکروچیپ ذکر کرد و گفت: در این طرح با استفاده از نانو لایه‌های نیمه هادی و عامل‌دار کردن آنها با دریافت کننده‌های زنجیره‌های DNA، حسگر الکترونیکی تشخیص دهنده ذرات بیولوژیکی طراحی و ساخته شده است.

وی با اشاره به اینکه در دنیای پزشکی و بیوتکنولوژی امروزی، آشکارسازی ماهیت یک DNA مجهول از اهمیت بالایی برخوردار است، ادامه داد: در سنسور ساخته شده میزان غلظت مورد نیاز جهت آشکارسازی DNA کمتر از تکنیک‌های رایج استفاده شده در سطح کشور (مانند برچسب‌های فلورسانس و یا الکتروفورز جرمی) است و محصول ارائه شده می‌تواند به عنوان جایگزینی دقیق‌تر و ارزان‌تر در آزمایشگاه‌های بیوتکنولوژی کشور مورد استفاده قرارگیرد.