پیشگیری از بیماری‌ها با دست رباتیک نانو؛ قدمی به سوی آینده‌ای سالم‌تر
بازتاب– محققان دانشگاه ایلینوی اوربانا-شامپین از یک دست رباتیک نانو کوچک به نام NanoGripper رونمایی کرده‌اند که قادر است ویروس‌ها، از جمله ویروس عامل COVID-19، را با حساسیت بسیار بالا شناسایی کرده و حتی از ورود ویروس‌ها به سلول‌ها جلوگیری کند. این دست، که از یک قطعه DNA ساخته شده است، به عنوان یک ابزار انقلابی در زمینه تشخیص و درمان بیماری‌ها، کاربردهای زیادی دارد.
طراحی و عملکرد NanoGripper
NanoGripper یک ساختار نانو مقیاس است که از چهار انگشت قابل انعطاف و یک کف دست تشکیل شده است. تمامی این اجزا در یک ساختار واحد از DNA به هم پیچیده شده‌اند و هر انگشت دارای سه مفصل است که به شکل مشابه انگشت انسان عمل می‌کند. محققان این طراحی را با الهام از قدرت گرفتن دست انسان و چنگال پرندگان توسعه داده‌اند.
پروفسور شینگ وانگ، استاد مهندسی زیستی و شیمی در دانشگاه ایلینوی، توضیح می‌دهد: «ما می‌خواستیم یک روبات نانومتری نرم و با قابلیت گرفتن اشیا طراحی کنیم که قبلاً در هیچ‌جا دیده نشده بود، تا با سلول‌ها، ویروس‌ها و مولکول‌های دیگر برای کاربردهای پزشکی تعامل داشته باشد. از آنجایی که DNA ساختاری مقاوم، انعطاف‌پذیر و قابل برنامه‌ریزی است، این طراحی نوآورانه از نظر اصول ساخت بسیار منحصر به فرد است.»
کاربردها در تشخیص ویروس‌ها
انگشت‌های NanoGripper به DNA aptamers تجهیز شده‌اند که به طور خاص به پروتئین‌های سطح ویروس‌ها متصل می‌شوند. برای اولین بار، این دست به شناسایی پروتئین اسپایک ویروس COVID-19 پرداخته است. هنگامی که این پروتئین توسط NanoGripper شناسایی شد، انگشت‌ها شروع به خم شدن کرده و ویروس را در بر می‌گیرند.این ویژگی به محققان اجازه می‌دهد تا ویروس‌ها را با دقت و سرعت بالا شناسایی کنند.
برای توسعه یک حسگر برای تشخیص ویروس COVID-19، تیم وانگ با گروهی از محققان به رهبری پروفسور برایان کانینگهام از دانشگاه ایلینوی همکاری کردند. آنها NanoGripper را به یک پلتفرم حسگر کریستال فوتونیک متصل کردند تا آزمایشی سریع و ۳۰ دقیقه‌ای برای تشخیص COVID-19 ایجاد کنند که حساسیت مشابه تست‌های مولکولی استاندارد qPCR را ارائه می‌دهد.
پروفیسور کانینگهام در این‌باره می‌گوید: تست ما بسیار سریع و ساده است، زیرا ویروس سالم را به‌طور مستقیم شناسایی می‌کنیم. وقتی ویروس در دست NanoGripper نگه‌داشته می‌شود، مولکول فلورسانت فعال می‌شود و نور ساطع می‌کند که در سیستم تشخیص ما قابل شناسایی است و تعداد ویروس‌ها به‌طور دقیق قابل شمارش می‌شود.
کاربردهای پیشگیرانه و درمانی
در کنار کاربردهای تشخیصی، NanoGripper می‌تواند در پزشکی پیشگیرانه نیز مورد استفاده قرار گیرد. پژوهشگران دریافتند که هنگامی که NanoGripper به کشت‌های سلولی اضافه می‌شود و سپس این سلول‌ها در معرض ویروس COVID-19 قرار می‌گیرند، چندین NanoGripper ویروس‌ها را در خود می‌گیرند و مانع از اتصال پروتئین‌های اسپایک ویروس به گیرنده‌های سلولی می‌شوند و از ابتلا به بیماری جلوگیری می‌کنند.
پروفیسور وانگ معتقد است: استفاده از آن پس از ابتلا به بیماری بسیار دشوار است، اما می‌توان از آن به عنوان یک درمان پیشگیرانه استفاده کرد. به‌عنوان مثال، می‌توان یک اسپری ضد ویروسی برای بینی تولید کرد که از ورود ویروس‌ها به سلول‌های بینی جلوگیری کند.
پتانسیل‌های وسیع‌تر در درمان‌های هدفمند
NanoGripper می‌تواند برای شناسایی ویروس‌های دیگر مانند آنفولانزا، HIV یا هپاتیت B نیز مهندسی شود. همچنین، به دلیل قابلیت‌های قابل برنامه ریزی این دست نانو، می‌توان از آن برای تحویل هدفمند داروها، به ویژه در درمان سرطان، استفاده کرد. به عنوان مثال، انگشتان می‌توانند برای شناسایی نشانگرهای خاص سرطان طراحی شوند و داروهای ضدسرطان را مستقیماً به سلول‌های هدف منتقل کنند.
وانگ دراین باره می‌گوید: «این روش پتانسیل‌های بیشتری از آنچه که در این تحقیق نشان داده‌ایم، دارد. این فناوری می‌تواند در تشخیص بیماری‌ها و درمان‌های هدفمند، به ویژه در درمان سرطان، انقلابی به پا کند.»
این نوآوری در حوزه نانوروباتیک نرم، به‌ویژه با استفاده از DNA به‌عنوان ماده ساختاری، نه تنها برای تشخیص سریع و دقیق ویروس‌ها بلکه برای ایجاد درمان‌های پیشگیرانه وهدفمند درآینده نیز وعده‌های زیادی دارد. محققان در دانشگاه ایلینوی با این دست نانو، قدمی بزرگ به سوی آینده‌ای سالم‌تر برداشته‌اند که در آن ویروس‌ها و بیماری‌ها را می‌توان با دقت و سرعت بیشتری شناسایی و درمان کرد.
منبع scitechdaily
