شیمیدانان با استفاده از DNA کوچکترین آنتن جهان را ساختند
- لینک مفید:محققان حسگر زیستی DNA منحصر به فردی برای تشخیص بیماری در مراحل اولیه ایجاد کردند
- بیشتر بخوانید:مهار مولکول‌های DNA برای تشخیص بیماری و الکترونیک
- بیشتر بدانید:دانشمندان با الهام از باکتری‌ها و اسپرم، میکرو ربات‌های شناگر ساختند
شیمیدانان با استفاده از DNA کوچکترین آنتن جهان را ساختند
محققان دانشگاه مونترال یک نانوآنتن برای نظارت بر حرکات پروتئین‌ها ساخته‌اند. این دستگاه که این هفته در مجله Nature Methods گزارش شده است، روشی جدید برای نظارت بر تغییر ساختاری پروتئین‌ها در طول زمان است و می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر نانوفناوری‌های طبیعی و ساخته دست بشر کمک زیادی کند.
الکسیس والی-بلیسل، استاد شیمی دانشگاه مونترال و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «نتایج آنقدر هیجان‌انگیز است که ما در حال حاضر در حال راه‌اندازی یک شرکت نوپا برای تجاری‌سازی و در دسترس قرار دادن این نانوآنتن برای اکثر محققان و صنعت داروسازی هستیم.»
آنتنی که مانند یک رادیوی دو طرفه کار می‌کند
بیش از ۴۰ سال پیش، محققان اولین سنتزکننده DNA را برای ایجاد مولکول‌هایی که اطلاعات ژنتیکی را رمزگذاری می‌کنند، اختراع کردند. این محقق که کرسی تحقیقاتی کانادا در مهندسی زیستی و بیونانوفناوری را نیز در اختیار دارد، افزود: «در سال‌های اخیر، شیمیدانان متوجه شده‌اند که DNA می‌تواند برای ساخت انواع نانوساختارها و نانوماشین‌ها نیز به کار گرفته شود.»
او گفت: «با الهام از ویژگی‌های «لگومانند» DNA، با بلوک‌های سازنده‌ای که معمولاً 20000 برابر کوچکتر از موی انسان هستند، ما یک نانوآنتن فلورسنت مبتنی بر DNA ساخته‌ایم که می‌تواند به توصیف عملکرد پروتئین‌ها کمک کند.»
«مانند یک رادیوی دوطرفه که می‌تواند امواج رادیویی را هم دریافت و هم ارسال کند، نانوآنتن فلورسنت نور را در یک رنگ یا طول موج دریافت می‌کند و بسته به حرکت پروتئینی که حس می‌کند، سپس نور را با رنگ دیگری ارسال می‌کند که می‌توانیم آن را تشخیص دهیم.»
یکی از نوآوری‌های اصلی این نانوآنتن‌ها این است که بخش گیرنده آنتن نیز برای حس کردن سطح مولکولی پروتئین مورد مطالعه از طریق برهمکنش مولکولی به کار می‌رود.
اسکات هارون، دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه میشیگان و نویسنده اول این مطالعه، گفت: یکی از مزایای اصلی استفاده از DNA برای مهندسی این نانوآنتن‌ها این است که شیمی DNA نسبتاً ساده و قابل برنامه‌ریزی است.
او گفت: «نانوآنتنان‌های مبتنی بر DNA را می‌توان با طول‌ها و انعطاف‌پذیری‌های مختلف سنتز کرد تا عملکرد آنها بهینه شود. می‌توان به راحتی یک مولکول فلورسنت را به DNA متصل کرد و سپس این نانوآنتن فلورسنت را به یک نانوماشین بیولوژیکی مانند یک آنزیم متصل کرد.»
«با تنظیم دقیق طراحی نانوآنتن، ما آنتنی به طول پنج نانومتر ساخته‌ایم که وقتی پروتئین عملکرد بیولوژیکی خود را انجام می‌دهد، سیگنال متمایزی تولید می‌کند.»
دانشمندان معتقدند که نانوآنتن‌های فلورسنت، مسیرهای هیجان‌انگیز بسیاری را در بیوشیمی و فناوری نانو باز می‌کنند.
هارون گفت: «برای مثال، ما توانستیم برای اولین بار و به صورت بلادرنگ، عملکرد آنزیم آلکالین فسفاتاز را با انواع مولکول‌های بیولوژیکی و داروها تشخیص دهیم. این آنزیم در بسیاری از بیماری‌ها، از جمله سرطان‌های مختلف و التهاب روده، نقش داشته است.»
دومینیک لازون، یکی از نویسندگان این مطالعه که دکترای شیمی خود را در دانشگاه UdeM گذرانده است، افزود: «این روش جدید علاوه بر کمک به ما در درک چگونگی عملکرد یا نقص عملکرد نانوماشین‌های طبیعی که در نتیجه منجر به بیماری می‌شود، می‌تواند به شیمیدانان در شناسایی داروهای جدید امیدوارکننده و همچنین راهنمایی مهندسان نانو برای توسعه نانوماشین‌های بهبود یافته نیز کمک کند.»
دانشمندان گفتند: «یکی از پیشرفت‌های اصلی که توسط این نانوآنتن‌ها حاصل شده است، سهولت استفاده از آنهاست.
والی-بلیسل گفت: «شاید چیزی که ما را بیشتر از همه هیجان‌زده می‌کند این درک باشد که بسیاری از آزمایشگاه‌های سراسر جهان، مجهز به اسپکتروفلورومتر معمولی، می‌توانند به راحتی از این نانوآنتن‌ها برای مطالعه پروتئین مورد علاقه خود، مانند شناسایی داروهای جدید یا توسعه نانوفناوری‌های جدید، استفاده کنند.»
تاریخ:1404/5/5
مهسانعمتی
