اختراع نانوحسگری ایمن برای غربالگری مبتلایان به سرطان

پژوهشگران دانشگاه کردستان با هدف ساخت یک حسگر ایمن بسیار حساس برای تشخیص و اندازه‌گیری نشانگر سرطانی CA۱۹-۹ و غربالگری بیماران مبتلا به سرطان‌های مختلف از جمله لوزالمعده با یکدیگر همکاری کردند.

دکتر عبدالله سلیمی، استاد شیمی تجزیه دانشگاه کردستان و عضو مرکز تحقیقات فناوری نانو با همکاری دیگر محققان این دانشگاه موفق به طراحی یک زیست‌حسگر شدند که در صنایع پزشکی و مراکز درمانی جهت تشخیص‌های کلینیکی زودهنگام انواع نشانگر‌های مرتبط با بیماری‌های خاص از جمله سرطان لوزالمعده به‌کار گرفته می‌شود.

سلیمی درباره لزوم انجام این طرح و اهداف دنبال‌شده، گفت: روش نورتابی الکتروشیمیایی (ECL) یکی از روش‌های بسیار حساس و دقیق در سنجش نشانگر‌ها و مولکول‌های زیستی بوده و در حال حاضر در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی و کلینیکی به‌طور گسترده از این روش استفاده می‌شود. به‌کارگیری پروب‌های جدید با کارایی بالا، از چالش‌های مهم این روش سنجش است و با توسعه نانوفناوری، نانوساختار‌های متفاوت برای اندازه‌گیری‌های مبتنی بر ECL به‌کار رفته‌اند.

وی با بیان این‌که در این تحقیق از راهبرد‌های مختلف مبتنی بر به‌کارگیری نانومواد متفاوت و اثر هم‌افزایی آن‌ها در کنار همدیگر جهت تقویت سیگنال و بالابردن حساسیت روش اندازه‌گیری نشانگر سرطانی CA۱۹-۹ با پایین‌ترین حد تشخیص استفاده شده است، گفت: گرافدین یکی از ساختار‌های جدید کربن است که در دهه گذشته، سنتز و به‌کارگیری آن در زمینه‌های متفاوت مانند بستر‌های کاتالیزوری، ساخت حسگر‌ها و زیست‌حسگر‌ها و همچنین فرآیند‌های تبدیل انرژی، مورد توجه محققان قرار گرفته است.

در این کار از گرافدین به عنوان بستر جدید با MOF (چارچوب‌های فلز -آلی) غنی‌شده با کمپلکس روتنیم به عنوان پروب برای توسعه حسگر ایمنی ECL خودتقویت‌شده با حساسیت بالا برای اندازه‌گیری نشانگر سرطانی CA۱۹-۹ استفاده شده است. حساسیت روش اندازه‌گیری توسط نانوساختار‌های کربنی دوپه‌شده با نیتروژن که به صورت کووالانسی به کمپلکس روتنیم متصل شده و همچنین نقاط کربنی SmS۲ قرار گرفته بر روی MOF به عنوان دو هم‌واکنش‌دهنده، بهبودیافته است.

به نقل از ستاد نانو، سالانه هزاران مورد ابتلا به سرطان در ایران و میلیون‌ها مورد در جهان گزارش می‌شود که در صورت غربالگری و تشخیص به‌موقع، درمان آن آسان‌تر و امکان کنترل و بهبودی کامل آن بسیار زیاد است و هزینه‌های سرسام آور درمان را کاهش خواهد داد. آنتی‌ژن CA۱۹-۹ یک نشانگر بیولوژیکی گلیکوپروتئینی برای تشخیص به‌موقع و نظارت بالینی سرطان لوزالمعده، سرطان روده بزرگ و سرطان معده است؛ بنابراین ساخت حسگری که حساسیت قابل توجهی نسبت به تشخیص آن داشته باشد، بسیار حائز اهمیت است.

سلیمی درباره نتایج طرح حاضر گفت: زیست‌حسگر طراحی‌شده، در صنایع پزشکی و مراکز درمانی جهت تشخیص‌های کلینیکی زودهنگام انواع نشانگر‌های مرتبط با بیماری‌های خاص از جمله سرطان لوزالمعده به‌کار گرفته می‌شود. همچنین بستر پیشنهادی می‌تواند در دستگاه‌هایی که بر مبنای روش ECL در آزمایشگاه‌های کلینیکی برای تشخیص و اندازه‌گیری نشانگر‌های متفاوت به‌کار می‌روند و از حساسیت و تکرارپذیری بالایی برخوردار نیستند، جایگزین شود. کاربرد موفقیت‌آمیز این نانوزیست‌حسگر در آنالیز نمونه‌های حقیقی و همخوانی نتایج ‏حاصله با نتایج به‌دست آمده از روش استاندارد ELISA حاکی از کارایی بالای حسگر طراحی‌شده داشت.

پژوهشگر دانشگاه کردستان درباره ویژگی‌های این طرح تحقیقاتی گفت: قیمت پایین تهیه این نوع الکترود‌های اصلاح‌شده (ITO)، روش ساخت ساده، سریع و قابل تکرار بودن، از جمله ویژگی‌های بارز این حسگر ایمنی است. همچنین با توجه به اینکه در ساخت این حسگر‌ها از بستری پایدار با مقاومت مکانیکی بالا جهت تثبیت آنتی‌بادی‌ها استفاده شده است، طول عمر حسگر افزایش می‌یابد، به‌طوری که می‌توان با گذشت چندین روز از تهیه این حسگر همچنان از آن استفاده کرد. این حسگر بسیار تکرارپذیر و گزینش‌پذیر است که می‌توان از این حسگر ایمنی در کلینیک‌های تشخیص طبی با اطمینان بالا استفاده کرد. همچنین این حسگر دارای زمان پاسخ کوتاه و حد تشخیص بسیار پایین است و برای آنالیز نمونه‌های حقیقی از جمله سرم خون نیز به‌کار می‌رود.

این دستاورد، حاصل بخشی از رساله دکتری دلنیا بهاری، محقق دانشگاه کردستان است که با همکاری دکتر بهاره بابامیری، کیوان مرادی و دکتر رحمان حلاج عضو هیئت‌علمی دانشگاه کردستان و عضو مرکز تحقیقات فناوری نانو انجام شده است و در قالب مقاله‌ای با عنوان Graphdiyne nanosheet as a novel sensing platform for self-enhanced electrochemiluminescence of MOF enriched ruthenium (II) in the presence of dual co-reactants for detection of tumor marker در مجله BIOSENSORS & BIOELECTRONICS با مسئولیت دکتر عبدالله سلیمی به چاپ رسیده است.