ساخت بیوچیپ جدید برای شناسایی دقیق ویروس ها

اخیرا محققان یک بیوچیپ کوچک متشکل از بلوک های سیلیکونی ساخته اند که پتانسیل انجام غربالگری ژنتیکی سریع هزاران مولکول را دارد.

به گزارش تکناک، طبق یک گزارش، این ابزار احتمالاً می تواند بیش از 160000 مولکول مجزا را در یک سانتی متر مربع از فضا 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 سنسورهای آزمایش ژنتیکی به نظارت بر جذب نور یا انتشار از مولکول های هدفمندی که برای اتصال به ژن هدف طراحی شده اند، بستگی دارند.

این روش‌ها از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز برای تولید کپی‌های متعدد از هدف قبل از تلاش برای شناسایی آن استفاده می‌کنند که هزینه و مدت زمان آزمایش را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، سنسورهای غربالگری ژنتیکی قبلی قادر به شناسایی طیف گسترده‌ای از ترکیبات هدف نبودند و برای شناسایی توالی‌های هدف، نیاز به برچسب‌گذاری نوری داشتند.

نویسندگان دانشگاه استنفورد در این مطالعه نوشتند: ما یک پلتفرم غربالگری ژنتیکی بدون برچسب را بر اساس نانوآنتن های سیلیکونی فاکتور با کیفیت بالا (High-Q) که با قطعات اسید نوکلئیک فعال شده است، معرفی می کنیم.

برای توسعه این ابزار، دانشمندان از یک فناوری تشخیص نوری بر اساس سطوح ساخته شده از جعبه های کوچک سیلیکونی استفاده کردند. این جعبه های سیلیکونی کوچک تقریباً 500 نانومتر ارتفاع، 600 نانومتر طول و 160 نانومتر عرض دارند.

جعبه های سیلیکونی به لطف نانوآنتن ها می توانند نور مادون قرمز نزدیک را روی سطح بالایی خود متمرکز کنند. نویسندگان این مطالعه توضیح دادند: این جعبه های سیلیکونی 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 روش به یک میکروسکوپ نوری اساسی اجازه می‌دهد تا تغییر طول موج نور ساطع شده از هر بلوک سیلیکونی را اندازه‌گیری کند، که بسته به مولکول‌های بالای جعبه‌ها متفاوت است.

برای آزمایش این ابزار، محققان 22 قطعه ژن تک رشته ای با طول نوکلئوتید را به جعبه های سیلیکونی متصل کردند و جعبه را در یک محلول بافر غوطه ور کردند.

هنگامی که رشته های DNA مکمل به محلول معرفی شدند، آنها بلافاصله به رشته های متصل شده پیوستند و طول موج نور ساطع شده از سطح هر جعبه را تغییر دادند.

این ابزار به راحتی می تواند 4000 نسخه از ژن های هدف را در هر میکرولیتر شناسایی کند.

نتایج این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شد.