تست نانویی که عفونت را یک مولکول شناسایی می‌کند

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از فیز، از آنجا که مولکول‌هایی که محققان می‌خواهند ردیابی کنند (به طور معمول دی ان‌ای یا مولکول‌های پروتئین) به طور معمول یک میلییاردم متر عرض دارند، سیگنال‌های الکتریکی که تولید می‌کنند بسیار کوچک هستند و نیاز به ابزار‌های ردیابی خاص دارند.

 کوین فریدمن مولف ارشد پژوهش در این باره می‌گوید: این سطح از دقت تمایز زیادی در تشخیص بیماری به وجود می‌آورد.

 هدف آزمایشگاه فریدمن ساخت ردیاب‌های الکترونیکی است که مانند نورون‌های مغز عمل می‌کنند و قادر به نگهداری خاطرات به خصوص خاطراتی هستند که مولکول‌ها قبلا از حسگر‌ها گذر داده‌اند. برای این منظور محققان یک مدل مدار جدید ابداع کرده‌اند که شامل تغییرات اندک در رفتار حسگر می‌شود. در هسته این مدار یک نانو حفره (حفره کوچکی که مولکول‌ها یک به یک از آن می‌گذرند) وجوددارد. نمونه‌های بیولوژیکی همراه با نمک‌ها در مدار قرار می‌گیرند که به یون‌ها تجزیه می‌شوند.

اگر پروتئین یا مولکول‌های DNA از نمونه از منافذ عبور کنند، جریان یون‌هایی که می‌توانند عبور کنند کاهش می‌یابد.

 فریدمن در این باره می‌گوید: ردیاب ما کاهش جریان که در نتیجه یک پروتئین یا بخشی از دی ان‌ای که در حال گذر است و مسیر را با یون‌ها مسدود می‌کند را اندازه می‌گیرد.

فریدمن معتقد است برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط یون‌ها، سیستم باید این احتمال را که ممکن است برخی مولکول‌ها هنگام عبور از نانوحفره شناسایی نشوند، در نظر گرفت. چیزی که این کشف را متمایز می‌کند این است که نانوحفره فقط یک حسگر نیست، بلکه خودش به عنوان یک فیلتر عمل می‌کند و صدای پس زمینه مولکول‌های دیگر را در نمونه کاهش می‌دهد که می‌تواند سیگنال‌های حیاتی را پنهان کند.

سنسور‌های سنتی برای حذف سیگنال‌های ناخواسته به فیلتر‌های خارجی نیاز دارند و این فیلتر‌ها می‌توانند به طور تصادفی اطلاعات ارزشمند را از نمونه‌ها حذف کنند. رویکرد فریدمن تضمین می‌کند که سیگنال هر مولکول حفظ می‌شود و دقت را برای کاربرد‌های تشخیصی افزایش می‌دهد.

حسگر‌های مبتنی بر نانوحفره می‌توانند تشخیص بیماری را دگرگون کنند تا یک بیماری را فقط با یک مولکول بسازند. 

فرید همچنین تصور می‌کند این دستگاه را می‌توان برای توسعه کیت‌های کوچک و قابل حمل تشخیص بیماری که به اندازه یک دستگاه یو اس بی هستند نیز به کاربرد تا عفونت را در مراحل اولیه شناسایی کنند. درحالیکه تست‌های فعلی احتمالا عفونت را تا چند روز پس از در معرض آن قرار گرفتن نمی‌توانند شناسایی کنند، حسگر نانو حفره می‌تواند عفونت را ظرف ۲۴ تا۴۸ ساعت شناسایی کند. این قابلیت مزیت زیادی برای بیماری‌هایی دارد که به سرعت گسترش می‌یابند و دخالت زودهنگام پزشکی و درمان را فراهم می‌کند.