ارائه پلتفرمی حسگر نوری با ترکیب موادزیستی و نانولوله

به گزارش خبرگزاری علم وفناوری آنا، یک تیم تحقیقاتی بین رشته‌ای از بوخوم، دویسبرگ و زوریخ رویکرد جدیدی را برای ساخت حسگر‌های نوری مدولار ایجاد کرده‌اند که قادر به تشخیص ویروس‌ها و باکتری‌ها هستند. برای این منظور، محققان از نانولوله‌های کربنی فلورسنت با نوع جدیدی از لنگرگاه‌های DNA استفاده کردند.

از ساختار لنگر‌ها می‌توان برای تشخیص بیولوژیکی مانند آپتامر‌های آنتی‌بادی و اتصال آن به نانولوله‌ها استفاده کرد. این واحد تشخیص می‌تواند با مولکول‌های باکتریایی یا ویروسی ارتباط برقرار کند. این فعل و انفعالات بر تابش فلورسانس نانولوله‌ها تأثیر می‌گذارد و روشنایی آن‌ها را افزایش یا کاهش می‌دهد.

تیمی متشکل از پروفسور سباستین کروس، جاستوس متترن و چهار همکار از دانشگاه روهر بوچوم (آلمان)، موسسه فرانهوفر و سیستم‌های میکروالکترونیک ETH زوریخ یافته‌های خود را در مجله American Chemical Society منتشر کردند.

این تیم از نانوحسگر حاوی نانولوله‌کربنی استفاده کرد. هنگامی که نور مرئی به آن تابیده می‌شود، نانولوله‌های کربنی نور را در محدوده مادون قرمز نزدیک ساطع می‌کنند. نور مادون قرمز نزدیک برای چشم انسان قابل مشاهده نیست با این حال، برای کاربرد‌های نوری مناسب است؛ زیرا سطح سایر سیگنال‌ها در این محدوده بسیار کاهش می‌یابد.

در مطالعات قبلی، تیم سباستین کروس نشان داده بود که چگونه می‌توان فلورسنت نانولوله‌ها را به منظور تشخیص زیست مولکول‌های حیاتی دستکاری کرد. اکنون، محققان راهی را برای شخصی‌سازی حسگر‌های کربنی برای استفاده با مولکول‌های مختلف هدف جستجو کردند.

نکته اصلی در موفقیت این پروژه، استفاده از ساختار‌های DNA با نقص کوانتومی موسوم به گوانین بود. با اتصال این باز به بدنه ساختار بلوری نانولوله، در این نانولوله نقص ساختاری ایجاد می‌شود. در نتیجه، تابش فلورسنت نانولوله‌ها در سطح کوانتومی تغییر می‌یابد. علاوه بر این، این نقص به عنوان یک دسته مولکولی عمل می‌کند که امکان افزودن یک واحد تشخیصی را فراهم می‌کند که می‌تواند به منظور شناسایی پروتئین خاص ویروسی یا باکتریایی با مولکول هدف مربوطه سازگار شود.

این گروه حسگر جدید خود را با استفاده از پروتئین سنبله ویروس کرونا آزمایش کردند. برای این منظور، محققان از آپتامر‌هایی استفاده کردند که به پروتئین سنبله ویروس کرونا متصل می‌شوند. آپتامر‌ها رشته‌های DNA یا RNA تاشو هستند. به دلیل ساختار آنها، می‌توانند به طور انتخابی به پروتئین‌ها متصل شوند. در مرحله بعدی، می‌توان این مفهوم را به آنتی‌بادی‌ها یا واحد‌های تشخیص دیگر منتقل کرد.

حسگر‌های فلورسنت وجود پروتئین ویروس کرونا را با درجه بالایی از قابلیت اطمینان نشان داد. انتخابگری حسگر با نقص کوانتومی گوانین بالاتر از انتخابگری حسگر بدون چنین نقصی بود. علاوه بر این، حسگر‌های دارای نقص کوانتومی گوانین در محلول پایدارتر بودند.