به گزارش زیستنا به نقل از Phys.org، دانشمندان دانشگاه فدرال اورال (Ural Federal University) حسگر جدیدی را برای تعیین میزان کلسترول در خون ساخته‌اند. این سامانه از ترکیبات پروتئینی مانند آنزیم‌ها استفاده نمی‌کند. شیمیدانان آنزیم‌ها را با کلرید مس (Copper Chloride) جایگزین کردند که آنالوگی معدنی است. این کار به آن‌ها اجازه داد تا فرآیند تولید سامانه اندازه‌گیری کلسترول را ارزان‌تر کنند تا آزمایش خون را ساده‌تر، سریع‌تر و در دسترس‌تر کنند. نتایج این مطالعه در ژورنال Electroanalytical Chemistry ارائه شده است.
آندری اوخوخونین (Andrei Okhokhonin) دانشیار بخش شیمی تجزیه دانشگاه فدرال اورال توضیح می‌دهد: «در حال حاضر تعیین کلسترول با استفاده از رنگ‌سنجی، کروماتوگرافی و آنزیم‌ها انجام می‌شود. بااین‌حال، این روش‌ها یا از معرف‌های بسیار تهاجمی یا تجهیزات پیچیده و گران‌قیمت یا از آنزیم‌ها به‌عنوان اجزای شناسایی و حساس استفاده می‌کنند تا میزان کلسترول را تعیین کنند. آنزیم‌ها مولکول‌های زیستی هستند که از موجودات زنده استخراج می‌شوند.»
«به‌عنوان‌مثال، آنزیم کلسترول اکسیداز (Cholesterol Oxidase) به‌وسیله برخی از گونه‌های باکتری‌ها تولید می‌شود. از سوی دیگر آنزیم‌ها پلیمرهای طبیعی از جنس پروتئین هستند، به همین دلیل مستعد واسرشتگی (Denaturation) هستند و به شرایط نگهداری، دما و وضعیت اسیدیته خاصی نیاز دارند. ما تصمیم گرفتیم تا برای ارزان‌تر کردن، ساده‌تر کردن و سریع‌تر کردن فرایند اندازه‌گیری کلسترول آنالوگی غیر زیستی از این آنزیم انتخاب کنیم. یکی از مقرون به‌صرفه‌ترین گزینه‌ها کلرید مس است که ما برای نخستین بار کشف کردیم که نسبت به کلسترول بسیار حساس است.»
برای اندازه‌گیری میزان کلسترول با دستگاه جدید، مقدار اندکی خون کافی است. خون در یک تراشه آنالیزکننده حاوی محلولی از کلرید مس در استونیتریل (Acetonitrile) قرار می‌گیرد. الکترودی در این تراشه ادغام شده است که به یک آنالایزر ولتامتری (Voltammetry Analyzer) متصل است که نتایج آنالیز را ارائه می‌کند. همچنین مزیت تراشه جدید آنالیزکننده میزان کلسترول این است که حاوی نانو ذرات مغناطیسی با پلیمرهایی با نقش‌گذاری‌های مولکولی (Molecular Imprints) است که به‌طور انتخابی کلسترول را جذب می‌کند و هر ماده شاخص دیگری را از ترکیب خون حذف می‌کند.
آندری اوخوخونین می‌گوید: «پلیمرهای نقش‌گذاری مولکولی شده برای جداسازی کارآمد کلسترول از سایر مواد در خون لازم هستند. پس از آزمودن چندین گزینه، ما اتیلن گلیکول دی متاکریلات (Ethylene Glycol Dimethacrylate) را به‌عنوان عامل اتصال‌دهنده عرضی و وینیل‌پیریدین (Vinylpyridine) را به‌عنوان مونومر عملکردی انتخاب کردیم. پلیمر ساخته‌شده روی سطح نانو ذرات مغناطیسی به‌طور مؤثری کلسترول را جذب می‌کند، بنابراین اکنون می‌توانیم در مورد انتخابی بودن بالای این آزمایش صحبت کنیم، چراکه هیچ ماده دیگری دخالت نمی‌کند.»
تراشه میکروفلوئیدیک که تمام اجزای سامانه در آن ادغام شده‌اند، روی یک چاپگر سه‌بعدی چاپ می‌شود. این امر نیز روند تولید این دستگاه را نیز تسهیل می‌کند. دانشمندان به این نکته اشاره می‌کنند که نخستین آزمایشی که آن‌ها انجام داده‌اند روی نمونه‌های زیستی انجام نشده است، بلکه روی محلول‌های مدلی انجام شد که مشابه سرم خون هستند. مرحله بعدی کار پژوهشگران آزمایش این سامانه روی نمونه‌های واقعی خون است.
منبع: Phys.org
Journal Reference:
Okhokhonin, Andrei V., Marina I. Stepanova, Tatiana S. Svalova, and Alisa N. Kozitsina. “A New Electrocatalytic System Based on Copper (II) Chloride and Magnetic Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles in 3D Printed Microfluidic Flow Cell for Enzymeless and Low-Potential Cholesterol Detection.” Journal of Electroanalytical Chemistry ۹۲۴ (۲۰۲۲): ۱۱۶۸۵۳. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2022.116853.