تاریخ انتشار : ۱۴۰۲/۰۵/۱۷ ساعت ۱۷:۰۴
کد مطلب : ۴۲۰۸۶۴
ابزار جدیدی برای شناسایی سرطان و ویروس‌ها
گروه علمی: یک فناوری نوآورانه در طیف وسیعی از زمینه‌های پزشکی، از جمله تشخیص نشانگر پروتئین سرطان و تشخیص بالینی عفونت‌های تنفسی کاربرد دارد.به گزارش ایسنا، پژوهشگران دانشگاه استنفورد یک زیست‌تراشه کوچک متشکل از بلوک‌های سیلیکونی ساخته‌اند که پتانسیل انجام غربالگری ژنتیکی سریع هزاران مولکول را دارد.این ابزار می‌تواند بیش از ۱۶۰ هزار مولکول مجزا را در فضای یک سانتی‌متر مربعی شناسایی کند.
این فناوری نوآورانه در طیف وسیعی از زمینه‌های پزشکی، از جمله تشخیص نشانگر پروتئین سرطان و تشخیص بالینی عفونت‌های تنفسی کاربرد دارد.
توسعه این ابزار جدید
اکثر حسگرهای آزمایش ژنتیکی به نظارت بر جذب نور یا انتشار از مولکول‌های هدفمندی که برای اتصال به ژن هدف طراحی شده‌اند، وابسته هستند.این روش‌ها از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز برای تولید کپی‌های متعددی از هدف قبل از تلاش برای شناسایی آن استفاده می‌کنند که هزینه و مدت زمان آزمایش را افزایش می‌دهد.
علاوه بر این، حسگرهای غربالگری ژنتیکی قبلی قادر به شناسایی طیف گسترده‌ای از ترکیبات هدف نیستند و برای شناسایی توالی هدف نیاز به برچسب گذاری نوری دارند.نویسندگان دانشگاه استنفورد در این مطالعه نوشتند: ما یک سکوی غربالگری ژنتیکی بدون برچسب را بر اساس نانوآنتن‌های سیلیکونی با کیفیت بالا(High-Q) که با قطعات اسید نوکلئیک کاربردی شده است، معرفی کرده‌ایم.
دانشمندان برای توسعه این ابزار از یک فناوری تشخیص نور بر اساس سطوح فراسطح ساخته شده از جعبه‌های کوچک سیلیکونی استفاده کردند. این آرایه‌های سیلیکونی کوچک تقریباً ۵۰۰ نانومتر ارتفاع، ۶۰۰ نانومتر طول و ۱۶۰ نانومتر عرض دارند.
این جعبه‌های سیلیکونی به لطف نانوآنتن‌ها می‌توانند نور فروسرخ نزدیک را روی سطح فوقانی خود متمرکز کنند. در این مطالعه آمده است: این فراسطح‌ها از نانوآنتن‌های زیرموجی تشکیل شده‌اند که به شدت نور را در میدان نزدیک محدود می‌کنند و در عین حال کنترل دقیقی بر پراکندگی میدان دور فراهم می‌کنند.
این رویکرد به یک میکروسکوپ نوری اولیه اجازه می‌دهد تا تغییر طول موج نور ساطع شده از هر بلوک سیلیکونی را اندازه‌گیری کند که بسته به مولکول‌های بالای جعبه‌ها متفاوت است.پژوهشگران برای آزمایش این ابزار، ۲۲ قطعه ژن تک رشته‌ای با طول نوکلئوتید را به جعبه‌های سیلیکونی متصل کردند و آرایه را در یک محلول حلال غوطه‌ور کردند.
هنگامی که رشته‌های دی‌ان‌ای مکمل به محلول معرفی شدند، بلافاصله به رشته‌های متصل شده پیوستند و طول موج نور ساطع شده از سطح هر جعبه را تغییر دادند.به گفته پژوهشگران، این ابزار به راحتی می‌تواند ۴۰۰۰ نسخه از ژن‌های هدف را در هر میکرولیتر شناسایی کند.این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
توسعه این ابزار جدید
اکثر حسگرهای آزمایش ژنتیکی به نظارت بر جذب نور یا انتشار از مولکول‌های هدفمندی که برای اتصال به ژن هدف طراحی شده‌اند، وابسته هستند.این روش‌ها از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز برای تولید کپی‌های متعددی از هدف قبل از تلاش برای شناسایی آن استفاده می‌کنند که هزینه و مدت زمان آزمایش را افزایش می‌دهد.
علاوه بر این، حسگرهای غربالگری ژنتیکی قبلی قادر به شناسایی طیف گسترده‌ای از ترکیبات هدف نیستند و برای شناسایی توالی هدف نیاز به برچسب گذاری نوری دارند.نویسندگان دانشگاه استنفورد در این مطالعه نوشتند: ما یک سکوی غربالگری ژنتیکی بدون برچسب را بر اساس نانوآنتن‌های سیلیکونی با کیفیت بالا(High-Q) که با قطعات اسید نوکلئیک کاربردی شده است، معرفی کرده‌ایم.
دانشمندان برای توسعه این ابزار از یک فناوری تشخیص نور بر اساس سطوح فراسطح ساخته شده از جعبه‌های کوچک سیلیکونی استفاده کردند. این آرایه‌های سیلیکونی کوچک تقریباً ۵۰۰ نانومتر ارتفاع، ۶۰۰ نانومتر طول و ۱۶۰ نانومتر عرض دارند.
این جعبه‌های سیلیکونی به لطف نانوآنتن‌ها می‌توانند نور فروسرخ نزدیک را روی سطح فوقانی خود متمرکز کنند. در این مطالعه آمده است: این فراسطح‌ها از نانوآنتن‌های زیرموجی تشکیل شده‌اند که به شدت نور را در میدان نزدیک محدود می‌کنند و در عین حال کنترل دقیقی بر پراکندگی میدان دور فراهم می‌کنند.
این رویکرد به یک میکروسکوپ نوری اولیه اجازه می‌دهد تا تغییر طول موج نور ساطع شده از هر بلوک سیلیکونی را اندازه‌گیری کند که بسته به مولکول‌های بالای جعبه‌ها متفاوت است.پژوهشگران برای آزمایش این ابزار، ۲۲ قطعه ژن تک رشته‌ای با طول نوکلئوتید را به جعبه‌های سیلیکونی متصل کردند و آرایه را در یک محلول حلال غوطه‌ور کردند.
هنگامی که رشته‌های دی‌ان‌ای مکمل به محلول معرفی شدند، بلافاصله به رشته‌های متصل شده پیوستند و طول موج نور ساطع شده از سطح هر جعبه را تغییر دادند.به گفته پژوهشگران، این ابزار به راحتی می‌تواند ۴۰۰۰ نسخه از ژن‌های هدف را در هر میکرولیتر شناسایی کند.این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
پربينندهترين مطالب و خبرها
