تشخیص سریع و دقیق بیوتیول‌ها با حسگر نانویی مبتنی بر گوشی هوشمند

محققان بین‌المللی موفق به طراحی یک حسگر نانویی قابل حمل شدند که با بهره‌گیری از نانوزیم‌های مغناطیسی و اپلیکیشن موبایل، امکان تشخیص سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه‌ی بیوتیول‌های مهمی همچون N-استیل‌سیستئین، سیستئ‌آمین، L-سیستئین، دی‌تیوتریتول و L-گلوتاتیون را در نمونه‌های سرم و پلاسما فراهم می‌سازد.

کد خبر: ۱۳۲۴۵۷۶

تاریخ: ۰۳ شهريور ۱۴۰۴ - ۱۰:۴۱

به گزارش سرویس علم و فناوری تابناک، محققان بین‌المللی موفق به طراحی یک حسگر نانویی قابل حمل شدند که با بهره‌گیری از نانوزیم‌های مغناطیسی و اپلیکیشن موبایل، امکان تشخیص سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه‌ی بیوتیول‌های مهمی همچون N-استیل‌سیستئین، سیستئ‌آمین، L-سیستئین، دی‌تیوتریتول و L-گلوتاتیون را در نمونه‌های سرم و پلاسما فراهم می‌سازد. این فناوری گامی مهم در مسیر توسعه ابزارهای هوشمند تشخیص در محل مراقبت بیمار (POCT) محسوب می‌شود.

بیوتیول‌ها ترکیباتی حیاتی در فرآیندهای متابولیکی و حفظ سلامت سلولی هستند و تغییرات سطح آن‌ها می‌تواند شاخصی کلیدی برای بروز بیماری‌ها و اختلالات متابولیکی باشد. اما شباهت ساختاری زیاد بین این مولکول‌ها، تشخیص اختصاصی و دقیق آن‌ها را با روش‌های سنتی دشوار ساخته است. از سوی دیگر، ابزارهای فعلی اغلب گران، پیچیده و زمان‌بر بوده و به تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی نیاز دارند.

در پاسخ به این چالش، یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی موفق به طراحی نانوزیمی چندکاره با هسته مغناطیسی CoFe₂O₄ و پوشش Co₃[Fe(CN)₆]₂ (مشابه ساختار آبی پروس) شده‌اند. این نانوزیم دارای فعالیت شبه‌پراکسیدازی بوده و با سوبستراهای کروموژنیک نظیر TMB، OPD و ABTS واکنش می‌دهد و منجر به تغییرات رنگی قابل مشاهده‌ای می‌شود.

آرایه رنگ‌سنجی ۵×۵ برای شناسایی همزمان چند بیوتیول

این واکنش‌های رنگی به طراحی یک آرایه رنگ‌سنجی ۵×۵ منجر شده است که قادر است به طور همزمان چندین بیوتیول را از یکدیگر تمییز دهد. آنالیز این آرایه به کمک اپلیکیشن نصب‌شده روی گوشی هوشمند انجام می‌شود، که با استفاده از پردازش تصویر، نتایج دقیق را در عرض چند دقیقه ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی و مزایای فناوری عبارتند از:

دامنه تشخیص وسیع: از ۰.۱ تا ۱۰۰۰ میکرومول

حد تشخیص بسیار پایین: ۰.۰۳ میکرومول برای سیستئ‌آمین و ۰.۲۹ میکرومول برای N-استیل‌سیستئین

سرعت پاسخ بالا و قابلیت تکرار عالی

عدم نیاز به برچسب‌گذاری یا آماده‌سازی پیچیده

قابل استفاده در نمونه‌های سرم و پلاسما بدون پروتئین

پوشش مغناطیسی نانوزیم علاوه بر افزایش پایداری، انتقال بار الکتریکی را نیز تسهیل کرده و در نهایت منجر به افزایش دقت، حساسیت و سرعت واکنش‌ها شده است.

کاربرد آسان و هزینه پایین؛ مناسب برای مراکز درمانی و منازل

یکی از نقاط قوت اصلی این فناوری، سادگی استفاده و امکان بهره‌برداری از آن بدون نیاز به تجهیزات تخصصی آزمایشگاهی است. پزشکان، پرستاران و حتی کاربران عادی می‌توانند تنها با یک گوشی هوشمند، در کوتاه‌ترین زمان ممکن از وضعیت بیوشیمیایی بیماران اطلاع یابند.

محققان معتقدند این فناوری می‌تواند مسیر را برای توسعه نسل جدیدی از حسگرهای زیستی قابل حمل در حوزه‌های پزشکی، بهداشتی و حتی صنعتی هموار کند. ترکیب هوشمندانه نانومواد مغناطیسی با اپلیکیشن‌های موبایل، نقطه عطفی در تحقق پزشکی شخصی‌سازی‌شده و مراقبت در محل (POCT) به شمار می‌رود.