پلتفرمی که تقریباً ۲۰ سال پیش برای بازدید تعامل پروتئین‌ها با DNA و آزمایش دقیق COVID-۱۹ طراحی شده می بود، اکنون برای گسترش‌ی یک ابزار تشخیص آلودگی آب مورد منفعت گیری قرار گرفته است. این فناوری نوین با ترکیب دو حوزه‌ی پیشرفته، یعنی زیست‌شناسی مصنوعی و فناوری نانو، روشی کاملاً تازه برای نظارت بر آلاینده‌های شیمیایی اراعه می‌دهد.

به گزارش اسمارت واتر مگزین، این روش به طوری تنظیم شده است که می‌تواند فلزات سنگین همانند سرب و کادمیوم را در غلظت‌های زیاد ناچیز، به ترتیب دو و یک تکه در میلیارد، شناسایی کند. این دقت بی‌سابقه، آزمایش آب را به سطحی کاملاً تازه ارتقا می‌دهد و می‌تواند نقش مهمی در ضمانت کیفیت آب آشامیدنی ایفا کند.

این آزمایش با منفعت گیری از میکروکانتالیور نانومکانیکی که از جنس سیلیکون ساخته شده‌اند و به‌راحتی قابل تشکیل زیاد می باشند، انجام می‌شود. وقتی که سطح این میکروکانتالیور با مولکول‌های خاصی از DNA پوشانده شود، مولکول‌های زیست‌حسگری موسوم به فاکتور‌های رونویسی به DNA متصل شده و علتخم شدن میکروکانتالیور خواهد شد.

هنگامی که این حسگر‌ها در معرض آلاینده‌های شیمیایی قرار می‌گیرند، فاکتور‌های رونویسی از DNA جدا شده و علتبرگشت ریزپرتو به حالت اولیه‌ی خود خواهد شد. این تغییرات زیاد ریز و میکروسکوپی را می‌توان با دقت بالا اندازه‌گیری کرد تا وجود آلاینده‌های خاص در آب تشخیص داده شود.

این فناوری پیشرفته با دستاورد‌های جولیوس لاکس زیست‌شناس مصنوعی دانشگاه نورث‌وسترن، ترکیب شده است. وی نوعی حسگر زیستی سلول آزاد به نام ROSALIND (مخفف “RNA Output Sensors Activated by Ligand Induction”) گسترش داده است.

اولین مدل این حسگر می‌توانست با منفعت گیری از تنها یک قطره آب، ۱۷ آلاینده‌ی گوناگون را شناسایی کند. در صورت فراتر رفتن غلظت آلاینده‌ها از حد استاندارد تعیین‌شده توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، حسگر به رنگ سبز درمی‌آمد.

فناوری ROSALIND نیز از همان فاکتور‌های رونویسی منفعت گیری می‌کند که در عکس العمل‌های زیستی سلول-آزاد به‌کار گرفته شده‌اند. این فاکتور‌ها با اتصال و جداسازی از DNA، امکان کنترل گفتن ژنی را فراهم می‌کنند.

در طول همه‌گیری کرونا، لاکس مشاهده کرد که فناوری میکروکانتالیور نانومکانیکی برای شناسایی ویروس SARS-CoV-۲ با دقت بالا مورد منفعت گیری قرار گرفته است. این نوشته او را بر آن داشت تا این میکروکانتالیور را با DNA مهندسی‌شده در آزمایشگاه خود ترکیب کند تا بتواند وجود آلاینده‌های شیمیایی را در آب تشخیص دهد.

نتیجه‌ی این همکاری، گسترش‌ی آزمایشی فوق حساس برای شناسایی آلاینده‌های آب می بود که توسط دکتر وینایک پی. دراوید و گاویندرا شکاوات، به همراه نویسنده‌ی اول پژوهش دیلیپ آگاروال و دانشجوی کارشناسی ارشد تایلر لوچی انجام شد.

برای اثبات کارایی این فناوری، تاین یم تحقیقاتی ابتدا آزمایش خود را روی تتراسایکلین انجام دادند. این آنتی‌بیوتیک به علت منفعت گیری‌ی گسترده در زیست‌شناسی مصنوعی، اطلاعات بسیاری درمورد‌ی حرکت آن در محیط‌های گوناگون حاضر است. سپس، این حسگر برای شناسایی سرب و کادمیوم در غلظت‌های کمتر از چند تکه در میلیارد مورد منفعت گیری قرار گرفتند که رکوردی تازه در دقت فناوری‌های زیست‌حسگری به شمار می‌آید.

قدم بعدی این تیم تحقیقاتی، ساده‌سازی فرآیند آزمایش است. اکنون، مشاهده و اندازه‌گیری حرکات میکروسکوپی این حسگر‌ها نیاز به تجهیزات خاصی دارد اما دانشمندان امیدوارند که در آینده، بتوانند این فناوری را برای منفعت گیری‌ی عمومی و نظارت بر کیفیت آب آشامیدنی گسترش دهند.

به علاوه، دانشمندان بر این باورند که این سیستم را می‌توان برای نظارت بر سموم در بدن انسان و کاربرد‌های محیط‌زیستی گسترده‌تر نیز به‌کار گرفت. این فناوری می‌تواند استاندارد‌های ایمنی آب آشامیدنی را افزایش داده و نقش مهمی در پیشگیری از آلودگی‌های محیطی ایفا کند.

انتهای مطلب/