آزمایش جدید مبتنی بر فناوری نانو مقدارهای بسیار اندک نشانگر زیستی سرطان پروستات را شناسایی می‌کند

به گزارش علم‌خوان، این دستگاه جدید از نانومواد پیشرفته‌ای به نام نقاط کوانتومی MXene استفاده می‌کند و می‌تواند PSA را در غلظت‌هایی بسیار پایین‌تر از بسیاری از روش‌های آزمایش موجود تشخیص دهد.

پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی تهران و یاسوج این حسگر را برای ارائه یک رویکرد سریع، بسیار حساس و بالقوه مقرون به صرفه برای تشخیص سرطان پروستات طراحی کرده‌اند.

 

چرا تشخیص زودهنگام اهمیت دارد

سرطان پروستات یکی از شایع‌ترین سرطان‌هایی است که مردان را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد. تشخیص زودهنگام این بیماری می‌تواند نتایج درمان را بهبود بخشد و خطر شیوع سرطان را کاهش دهد.

 

PSA، پروتئینی که توسط غده پروستات تولید می‌شود، به طور گسترده به عنوان یک نشانگر زیستی خون برای کمک به شناسایی سرطان پروستات احتمالی، نظارت بر درمان و تشخیص عود بیماری استفاده می‌شود. با این حال، آزمایش‌های PSA موجود گاهی اوقات می‌توانند در شناسایی غلظت‌های بسیار پایین نشانگر زیستی مشکل داشته باشند.

 

نقاط کوانتومی MXene چیستند؟

MXeneها دسته‌ای نسبتاً جدید از نانومواد دوبعدی هستند که از کاربیدها و نیتریدهای فلزات واسطه ساخته می‌شوند. وقتی این مواد به ذرات بسیار کوچکی که به عنوان نقاط کوانتومی شناخته می‌شوند، تبدیل می‌شوند، خواص مفیدی مانند موارد زیر را به دست می‌آورند:

 

- مساحت سطح بسیار بزرگ

- رسانایی الکتریکی عالی

- زیست‌سازگاری بهبود یافته

- توانایی بیشتر در تعامل با مولکول‌های زیستی

 

این ویژگی‌ها آنها را به موادی امیدوارکننده برای حسگرهای زیستی و تشخیص‌های پزشکی تبدیل می‌کند.

 

نحوه عملکرد حسگر جدید

محققان با استفاده از چندین نانوماده که با هم کار می‌کنند، یک ایمونوسنسور الکتروشیمیایی ایجاد کردند:

 

- نقاط کوانتومی MXene مبتنی بر تیتانیوم

- نقاط کوانتومی MXene مبتنی بر وانادیوم

- نانوذرات طلا

- پلیمر رسانای پلی‌آنیلین

 

این حسگر از آنتی‌بادی‌هایی استفاده می‌کند که به طور خاص PSA را تشخیص می‌دهند. هنگامی که مولکول‌های PSA وجود دارند، به حسگر متصل می‌شوند و یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کنند. نانومواد پیشرفته این سیگنال را تقویت می‌کنند و به دستگاه اجازه می‌دهند مقادیر فوق‌العاده کمی از نشانگر زیستی را تشخیص دهد.

 

یافته‌های کلیدی

این حسگر زیستی جدید عملکرد چشمگیری از خود نشان داد:

 

- PSA را در طیف وسیعی از غلظت‌ها از ۲ فمتوگرام در هر میلی‌لیتر تا ۲ پیکوگرم در هر میلی‌لیتر شناسایی کرد.

 

- به حد تشخیص ۰.۶۱ فمتوگرام در هر میلی‌لیتر دست یافت که غلظت بسیار پایینی است.

 

- حسگر از ویژگی بالایی برخوردار بود، به این معنی که می‌توانست PSA را از سایر مولکول‌های بیولوژیکی تشخیص دهد.

 

- آزمایش‌ها تکرارپذیری و پایداری خوبی را در طول زمان نشان دادند.

 

برای درک بهتر این حساسیت، یک فمتوگرام معادل یک کوادریلیونیم (یک میلیونیم یک میلیاردیم) گرم است. تشخیص مواد در این مقیاس می‌تواند امکان شناسایی تغییرات مرتبط با بیماری را بسیار زودتر از قبل فراهم کند.

 

آزمایش در نمونه‌های انسانی

برای ارزیابی اینکه آیا این فناوری ممکن است در شرایط دنیای واقعی کار کند، محققان این حسگر زیستی را با استفاده از نمونه‌های سرم انسانی آزمایش کردند. نتایج با غلظت‌های PSA مورد انتظار مطابقت نزدیکی داشت و دقت بالایی را نشان داد و نشان داد که این دستگاه می‌تواند به طور بالقوه در کاربردهای بالینی در آینده مورد استفاده قرار گیرد.

 

چرا این تحقیق مهم است

بسیاری از آزمایش‌های PSA فعلی نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی دارند و می‌توانند پرهزینه باشند. حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی مانند این، چندین مزیت بالقوه دارند:

 

- آزمایش سریع‌تر

- هزینه‌های کمتر

- حساسیت بالا

- پتانسیل برای دستگاه‌های تشخیصی قابل حمل یا در محل مراقبت

- تشخیص زودهنگام تغییرات مرتبط با بیماری

 

 چنین فناوری‌هایی در صورت توسعه بیشتر می‌توانند به پزشکان در شناسایی سرطان پروستات در مراحل اولیه که درمان اغلب مؤثرتر است، کمک کنند.

 

محدودیت‌ها

اگرچه نتایج امیدوارکننده هستند، اما این حسگر هنوز در مرحله تحقیق است. مطالعات بالینی بزرگ‌تری شامل بیماران مبتلا به سرطان پروستات و غیر مبتلا به سرطان پروستات برای تعیین میزان عملکرد این فناوری در عمل پزشکی روزمره ضروری است. محققان همچنین باید مقیاس‌پذیری تولید، الزامات نظارتی و قابلیت اطمینان بلندمدت را قبل از اینکه دستگاه بتواند به صورت بالینی مورد استفاده قرار گیرد، ارزیابی کنند.

 

 

خلاصه

محققان یک حسگر زیستی PSA بسیار حساس مبتنی بر نقاط کوانتومی MXene، نانوذرات طلا و پلیمرهای رسانا توسعه داده‌اند. این دستگاه می‌تواند مقادیر فوق‌العاده کمی از نشانگر زیستی سرطان پروستات PSA را تشخیص دهد و در نمونه‌های سرم انسان عملکرد خوبی داشته است. اگرچه آزمایش‌های بیشتری مورد نیاز است، اما این فناوری گامی امیدوارکننده به سوی ابزارهای غربالگری سریع‌تر، حساس‌تر و بالقوه در دسترس‌تر سرطان پروستات است.

 

منبع: https://www.nature.com/articles/s41598-025-26754-y