التشخيص الجزيئي 

عمل الباحثون في الاحياء الجزيئي على التعامل مع الابعاد الجزيئية والخلوية التي يبلغ مداها ما بين بضعة نانوميترات كما هو الحال في جزيئات الدنا والفايروسات ولغاية بضعة مايكروميتر والتي تتمثل بالخلايا وبذلك ينشأ عن الجمع بين هذين المجالين أي الهندسة والاحياء الجزيئي بزوغ عصر جديد من الابتكارات والأنظمة والتي تهدف دوما الى التقفية الافضل والاسرع والاكثر حساسية للتحليلات الحيوية .

‏اتخذ الابداع في التشخيص الجزيئي وجوه عدة حيث تم التركيز على المضي نحو التمييز الجزيئي العالي متعدد الظفائر multiplexed molecular recognition باستخدام مصفوفات معادة التشكيل او معادة الهيئة وفي تطوير اساليب جديدة للتسجيل والتحديد الكمي لارتباطات نوعية من خلال قياسات كهروكيمياوية او الكترونية .

‏الاثر الجزيئي متعدد الظفائر multiplex molecular tagging لجزيئات مجهولة (جزيئات او قطع مختلفة من الدنا او البروتين) في عينة وتمييزها لاحقا من خلال تتبعها اثر بعد اثر وفي نظام تدفق او جريان flow يقدم بدائل للمراقبة المستندة الى حدوث الارتباط وتحديد او تشخيص لون مفرد بوساطة الموقع المثبت على مصفوفة (array) مسطحة واثر عالي لمتعدد الظفائر تم تطويره بالاعتماد على وصمات الكم (QDs) quantum dots والمعدني الشكل (1) ‏الشكل (2) ومن الزجاج (الشكل3) ويوفر اسلوب التعليم باثر الفلوروفور flourophore القياسي الامتصاص للـ QDs يكون واسعاً جدا مثال البلورات النانوية شبه الموصلة اللاعضوية الغروانية المتكونة من لب مكون من cdse ومن قشرة من (ZnS حيث يتراوح طيف الامتصاص من فوق البنفسجية الى الطول الموجي cut off ضمن الطيف المرئي وان موقع هذا ال cut off يتحدد بحجم الوصمة (الحجوم الاكبر تنتج عن اطوال موجية اطول) وتتحدد ايضا بمكونات اللب core ويقتصر الانبعاث emission على حزمة ضيقة (تتراوح بصورة نموذجية 40-20 nm بعرض كلي عند نصف الحد الاقصى للشدة او الكثافة intensity

الشكل (1) :كريات مجهرية مؤشرة بأثر بوصمات الكم للجزيئات الحيوية المشفرة ضوئيا بالضفائر المتعددة ، حيث يلاحظ اطياف الامتصاص للجزيئات المتفلورة

الشكل (2) : متعدد الظفائر المطور بالاعتماد على وصمات الكم QDS وبالاعتماد على المعدن

الشكل (3) : متعدد الظفائر المطور بالاعتماد على وصمات الكم QDS وبالاعتماد على الزجاج

يؤدي التمايز في لون الانبعاث وشدة اللون وعرض الطيف الى الحصول على الالاف البصمات الفريدة من نوعها . يبين الشكل (1) الكريات او الخرز المجهرية المعلمة بالأثر لوصمات الكم QDs للشفرة البصرية متعددة الظفائر للجزيئات الحيوية حيث يوضح الشكل (1A) صورة مجهرية تفلورية لخليط من ZnS ‏و CdS لخرز او كريات الموسومة باثر QDs والتي تنبعث بإشارة مفردة اللون في الاطوال الموجية 484,508,547,575,611 nm ‏حيث يتم نشر الكريات وتقييدها (immobilized) على شريحة زجاجية مغطاة بالـ polylysine والذي يسبب درجة بسيطة من التعنقد (clustering) الشكل (B1‏) يوضح عشرة الوان لانبعاثات قابلة للتمييز للـ QDs CdSe / Zns استثيرت بمصباح UV قريب من اليسار الى اليمين من الازرق الى الاحمر وقمة الانبعاث تقع في الاطوال الموجية 655,610,587,565,543,518,500,481,473,443 نانوميتر على التوالي .

‏يوضح الشكل 2 ‏الباراكود المعدني metallic baracodes حيث يمثل (a) مجموعة من جزيئات flavor 0110011 حيث يشير الرمز 0 ‏والرمز 1 الى Aa ‏اما الهمستوكرام فيوضح الطول الموجي الجزيئات لـ 106‏ جزيئة في الصورة ، حيث يبلغ الطول الموجي 4.5 ± 0.4 ‏نانوميتر او بتغاير مقداره ± 9% تكامل الاطوال الموجية .

‏يجدر الاشارة الى ان وصمة الكم quantum dots اصبحت من التقنيات الراسخة في الاستخدام على الرغم من بروز تطور جيد في التقنيات النانوية والذي فهر كمنافس محتمل للـ QDs ولهذا النمط من الوسم lable وتعرف التقنية الجديدة (بالقضبان النانوية متعددة المعادن ) multi-metal nanords مع باراكود من الاشرطة او الخطط والتي يمكن تمييزها بقياسات الانعكاسية والتي وضحها المباحث Nicewarner  وجماعته  (2001)ونشر البحث في مجلة العلوم science . تنتج القضبان النانوية بواسطة التصوير المعدني ، حيث تكون مختلف الاشرطة Al₂O₃ ‏. والقراءة اللاحقة باستخدام المجهر الضوئي هذا ويمكن اجراء الوسم بأثر بصري optical tagging للقضبان النانوية بصورة متوازية ومن المجالات الاخرى للتمايز في الوسم هو ذلك المعتمد على الشكل الموشور النانوي nano prisms بحدود 100 نانوميتر والمشكل من الفضة ( الشكل 4 ) حيث تتداخل الدقائق النانوية لهذا الشكل بصورة مختلفة مع الضوء مقارنة مع الكريات النانوية spherical particals   وكنتيجة لهذا الاختلاف تظهر كلاهما بالوان مختلفة وهذه الاختلافات تشكل الاساس للاختبار متعدد الظفائر multiplexed assay ، حيث يتم تحقيق اشارة بصرية فريدة من نوعيا الكل نوع من انواع الجزيئات او الدقائق النانوية

الشكل (4) يوضح تحول كريات الفضة النانوية الى موشور نانوي من خلال التحفيز الضوئي ويظهر في أعلى الشكل مجموعة صور التي تم تصويرها بالمجهر الإلكتروني النافذ والتي تظهر التغيرات الشكلية المورفولوجية (a) قبل التشعيع (b) بعد 40 ساعة من التشعيع (d) بعد 70 ساعة من التشعيع . الشكل الى الاسفل يوضح بعثرة او تشتت الضوء للدقائق الموضوعة على شريحة زجاجية ، حيث توضح الالوان المختلفة للجزيئات النانوية ذات الاشكال والحجوم المختلفة .

مواضيع ذات صلة

طب نانوي Nanomedicine

التطبيقات المستقبلية للتقنيات النانوية في الطب

خلاصة التقدم الحالي في التقانة النانوية

الزجاج الذكي والزجاج ذاتي التنظيف Smart and Self cleaning glasses

أجهزة الكترونية – بصرية جديدة Novel optoelectronic device

أجهزة أو أدوات لأشباه موصلات جديدة Novel semiconductor device

الترشيح Filtration

التحفيز Catalysis

الكيمياء والبيئة Chemistry and environment

هندسة الانسجة Tissue engineering

التشخيص Diagnostics

النانو في مجال الطب Medicine