نانوذرات در تشخيص باليني مولكول هاي زيستي دی ان ای و پروتئين در بيماري ها

[pesare baba 2250]

 

 

مقدمه

 

روش هاي رايج تشخيص دي ان اي بر پايه پي سي آر و استفاده از مولكول هاي فلوروفور معدني به عنوان نشانگر استوار است. اين روش ها بنا به دلايلي از جمله طيف هاي جذبي و نشري وسيع و تجزيه نا همگون مولكول هاي فلوروفور معدني، دقت تشخيصي بالايي ندارند و نيازمند تجهيرات پر هزينه و يچيده هستند. امروزه روش هاي تشخيص پروتئين ها عمدتا بر اساس استفاده از ELISA طراحي شده است. در اين جا با وجود مشكلاتي مشابه حالت قبل علاوه بر نياز به تجهيزات زياد براي تكثير پروتئين هايي كه در مقادير كم هستند، يافتن روش هايي كه كه با روش هاي معمولي همچون ELISA امكان پذير نيست ضروري است.

 

در طول دهه گذشته پيشرفت هاي زيادي در استفاده از روش هاي نانو جهت تشخيص مولكولي حاصل شده است و تلاش هاي بيشتر در جهت طراحي بيوحسگر ها[1]براي تشخيص دقيق، انتخابي و كاربردي مولكول هاي زيستي مي باشد. امروزه در بيوحسگرها براي تشخيص اسيد هاي نوكلئيك و پروتئين ها به طور وسيعي از نانوذرات استفاده مي شود. اين ذرات به دليل دارا بون اندازه نانو و خصوصيات فيزيكي و شيميايي قابل تغيير و تنظيم از جمله خواص الكتريكي، الكتروشيميايي، نوري و مغناطيسي، كانديداي مناسبي براي جايگزيني با ديگر مولكول هاي رنگي رايج به عنوان نشانگر در تشخيص مولكولي هستند. نانوذرات در نقش نشانگر حساسيت، سرعت و انعطاف پذيري تست هاي بيولوژيكي را جهت اندازه گيري حضور يا فعاليت مواد افازيش مي دهند. از طرفي چون استفاده از اين ذرات حجم كوچكي از نمونه مورد نياز است برخي از روش هاي طراحي شده بر پايه نانوذرات نياز اوليه نمونه به تكثير ماده مورد اندازه گيري را از جمله PCR بر طرف مي كند. امتياز ديگر نانوذرات داشتن كارايي تشخيص ميكروارگانيسم ها، بافت هاي سرطاني و غيره را در داخل بدن[2] و هم در شرايط آزمايشگاهي [3] دارا مي باشند. در اينجا از ميان انواع نانوذراتي كه تا كنون مطالعه و طراحي شده اند چار نانوذره مهم بررسي خواهند شد كه اساس تقسيم بندي آنها بر اساس ساز و كار باز خواني [4] آنهاست.

 

نانوذرات طلا

 

اندازه متعارف اين ذرات 3 تا 100 نانومتر است و به دليل اين كه روش هاي اندازه گيري متعددي همچون جذب نوري، فلورسانس، پخش رامان، نيروي مغناطيسي و جريان الكتريكي مي توانند براي تشخيص آنها به كار روند، نشانگر هاي خوبي جهت طراحي بيوحسگرها مي باشد. از اين ذرات در تشخيص دي ان اي، پروتئين، ميكروارگانيسم ها و . . . استفاده مي شود. تشخيص در ان اي با استفاده از نانوذرات طلا نسبت به سيستم هاي تشخيص ژنومي رايج ده برابر حساسيت و صدها هزار ويژگي دارد.

 

 

 

• روشهايي كه در آنها باز خواني به روش نورسنجي
  [5]
  صورت مي گيرد
  
  

 

از خصوصيات نوري و دمايي پروپ هاي نانوذرات طلاي مجتمع و جدا از هم به عنوان يك روش تشخيص استفاده مي شود. ميان كنش ويژه موجود در بين اوليگونوكلئوتيد هاي تثبيت شده [6] روي نانوذرات طلا و دي ان اي هدف [7] باعث تجمع [8] نانوذرات طلا به شكل شبكه اي متصل به هم كه باعث تغيير رنگ مي شود، مي باشد. اين تغيير زنگ به واسطه خصوصيات پخش ميان كنش بين پلاسمون هاي سطح ذره و تغيير فاصله بين نانوذرات طلا ايجاد مي گردد. اين تغيير رنگ به واسطه وجود مولكول هاي هدف در نمونه بوده و به روش چشمي هم قابل مشاهده است. اين شبكه متشكل از تجمع نانوذرات به وسيله هيبريد شدن پروپ هاي نانوذرات طلا با مولكول هاي هدف در درجه حرارت هاي مختلف باعث ايجاد تغيير رنگ ناگهاني [9] مي شود.

 

با انتقال مجموعي از مجتمعات ايجاد شده بين دي ان اي و تثبيت شده، رنجيره مكمل آن و رشته هايي با درجات متفاوتي از تغيير توالي ، نسبت به زنجيره مكمل، بر روي TLC در دماهاي مختلف مي توان الگوي استانداردي براي ارزيابي ميزان هيبريد شدن در دماهاي مختلف به دست آورد. با استفاده از اين خصوصيت رنگ و دما مي توان براي تشخيص SNPs و ديگر mismatches استفاده نمود.

 

حساسيت تشخيص روش هاي رنگ سنجي با احياي نقره به وسيله نانوذرات طلا افزايش مي يابد. روش هاي روبش گري[10] يك روش سنجش ساندويچي شامل رشته DNA متصل به يك بستر [11] يك توالي هدف مند يك پروپ نانو طلاست. اتصال مولكول هاي هدف به پروپ نانوطلا به توالي متصل به بستر يك سري لكه هاي خاكستري [12] زا ايجاد مي كند كه كه ويژه مولكول هاي هدف بوده و غلظت نمونه را نيز نشان مي دهد. شدت رنگ اين لكه ها با يك روبشگر[13] و يا حتي چشم قابل مسلح نيز قابل تشخيص است. در صورت استفاده از نقره يا احياي آن روي نانوذرات طلا مي توان حساسيت تشخيص را بالا برد. با استفاده از نانوذرات مختلف طلا و در نتيجه داشتن رنگ هاي مختلف تشخيص همزكان چنيدين مولكول هدف امكان پذير مي باشد. اين روش مولكولي 4 ويژگي بالاتر و 100برابر حساسيت بيشتر از روشهاي فلوريمتري رايج را دارد.

 

به طور مثال باركد زيستي[14] . باركد زيستي يك توالي زيستي دي ان اي ساختگي و انتخابي براي يك توالي دي ان اي هدف است كه از آن براي تشخيص دي ان اي يا پروتئين در نمونه هاي بيولوژيك استفاده مي شود.

 

 

 

v

تشخيص دي ان اي

 

در اين روش استفاده از يك زنجيره دي ان اي با توالي دلخواه [15] طراحي و رشته مكمل آن نيز ساخته و پس از فعال شدن بر روي نانوذرات طلا نشانده مي شود. همچنين رشيته دي ان اي ديگري كه مكمل بخشي از دي ان اي هدف است پس از فعال شدن روي نانوذره طلا تثبيت مي شوند. سپس اجازه هيبريد شدن رشته بار كد با دي ان اي مكمل داده مي شود. از طرفي رشته سوم دي ان اي كه مكمل بخش ديگري از دي ان اي هدف است پس از فعال شدن بر روي ذرات مغتاطيسي تثبيت مي شود با قرار گرفتن اين دو ذره در محلول اگر دي ان اي هدف وجود داشته باشد حتي در مقادير بسيار اندك موجب اتصال اين دو ذره به يكديگر مي شود. در مرحله بعد با توجه به خاصيت مغناطيسي ذره دوم مي توان آنها را از محلول جدا كرد و بعد با استفاده از عواملي ،چون تركيبات دناتوره كننده، كه دو رشته دي ان اي را جدا مي كند دي ان اي بار كد را از مكمل آن جدا و شناسايي مي كند. حتي مي توان از تركيباتي مثل نقره كه حساسيت تشخيص را بالا مي برند استفاده نمود. به اين ترتيب مقادير بسيار اندك از يك توالي دي ان اي بدون نياز به پي سي آر قابل شناسايي و حتي اندازه گيري است.

 

 

 

v

تشخيص يا اندازه گيري پروتئين با استفاده از

Bar-code DNA

 

در اين روش همانند روش قبل يك توالي انتخابي و مكمل آن كه بر روي نانوذرات طلانشانده شده، استفاده مي شود. همچنين آنتي بادي پلي كلونال عليه پروتئين مورد اندازه گيري بر روي اين ذرات طلا تثبيت مي شود. اين آنتي بادي ها بر روي ذرات مغناطيسي نيز نشانده مي شوند. حال با وارد كردن اين دو ذره در محلول حاوي پروتئين مورد نظر، پروتئين به آنتي بادي موجود در سطح هر دو ذره متصل شده و آنعا را به يكديگر متصل مي كند. پس از شستشو و حذف ساير موارد و با توجه به خاصيت مغناطيسي ماده دوم، م يتوان آن را از محلول جدا و همانند روش قبلي پس از جدا كردن رشته دي ان اي بار كد كه از مكملا آن و با استفاده از مواد دناتوره كننده دي ان اي بار كد كه نمادي از حضور پروتئين مورد نظر در نمونه است شناسايي و اندازه گيري كرد. به اين ترتيب مقادير بسيار اندك پروتئين در نمونه قابل شناسايي است.

 

آخرين بحث مربوط به بازخواني نوري نانوذرات طلا، تركيب نانوذرات طلا با رنگ هاي رامان است كه پخش رامان به وسيله نانوذرات طلا SERS را افزايش مي دهد و به افزايش سيگنال براي مولكول هاي جذب شده در سطوح زير فلز، به ويژه نقره و طلا مربوط مي شود. اين افزايش سيگنال از طريق دو ساز و كار تقويت موضعي ميدان الكترومغناطيسي در الكترون آزاد فلز و اثر شيميايي روي مولكول جذب شده و در سطح فلز به وسيله نانوذرات طلا صورت مي گيرد. محدوده تشخيص، در محدوده رامان بوده و به صورت اثر انگشت هاي طيف رامان ظاهر مي گردند. رنگ هاي رامان به دليل باندهاي جذبي باريك، تهييج از سوي ليزر و محدوده طيف رامان، قادر به افزايش سيگنال تشخيص در محدوده طيف هاي رامان مي گردد. با اين روش محدوديت لكه هاي خاكستري حاصل از روش روبشي [16] بر طرف شده، استفاده همزمان از چندين رنگ رامان در تشخيص چند مولكول امكان پذير مي گردد.

 

نانوذرات طلا همچنين به عنوان داربست [17] و فرونشانده هاي quenchers نشر فلورسانس در تشخيص همگن اسيد هاي نوكلئيك عمل مي كنند. قطعات اليگونوكلئوتيد به يك تركيب به يك تركيب داراي نشر فلورسانس ( فلوئور) متصل مي شوند. سپس اين رشته ها به نانوذرات طلا متصل مي گردند به طوري كه به صورت تك زنجير به ذرات طلا نزديك شده و نشر نداشته باشد. پس از اين كه اين ذره در محلول حاوي دي ان اي هدف قرار گرفت، در صورت تشكيل هيبريد دو ماده فلوئور از يكديگرفاصله گرفته، نشر فلورسانس قابل مشاهده و آناليز مي گردد.

 

 

 

• تشخيص الكتريكي مولكول هاي زيستي با استفاده از نانوذرات طلا
  
  

 

يكي از روش هاي ساده شناسايي دي ان اي هدف تشخيص الكتريكي است. در اين روش پروب هاي دي ان اي روي صفحاتي با اندازه ميكرون در بين دو الكترود تثبيت مي گردد. اين پروپ ها طوري طراحي مي شود كه مكمل نيمي از دي ان اي هدف باشد. همچنين طراحي پروپ هاي نانو طلا به گونه اي است كه اليگونوكلئوتيد آن مكمل نيمي ديگر از دي ان اي هدف باشد. هيبريد شدن دي ان اي هدف با پروب هاي نانوطلا و پروب هاي تثبيت شده بر روي سطح باعث مي شود كه نانوذرات طلا در حد واصل بين دو الكترود قرار گيرند. با افزودن نقره كمپلكس تشكيل شده بين دو الكترود فلز نقره را به داخل كشيده و پلي بين دو الكترود ايجاد مي شود. اين تغيير جريان حاصل مي توان براي تشخيص حضور دي ان اي هدف استفاده كرد. دقت اين روش در حدود 500 فمتو است و از آن در سنجش هاي ايمني نيز استفاده مي گردد.

 

 

 

• تشخيص مولكول هاي زيستي با استفاده از خواص الكتروشيميايي نانوذرات طلا
  
  

 

خاصيت احيا كنندگي نانوذرات طلا باعث شده است كه از آنها به عنوان نشان هاي الكتروشيميايي در تشخيص اسيد نو كلئيك استفاده گردد. هيبريد شدن دي ان اي هدف روي الكترود تثبيت شده با پروپ هاي نانوطلا يك موج اكسايش طلا در حدود 1.27 ولت ايجاد مي كند. تشخيص حضور يك جهش منفرد يا پلي مورفيسم تك بازي SNP همچنين شناسايي بازهاي درگير با استفاده از نوكلئوتيد هاي نشان دار با نانوذرات طلا امكان پذير مي باشد. ابتدا اليگونوكلئوتيد مكمل با دي ان اي هدف بر سطح الكترود تثبيت مي شود. آن گاه محلول بيولوژيك حاوي دي ان اي هدف به آن اضافه و هيبريد تشكيل مي شود. اگر نمونه حاوي دي ان اي داراي حتي يك جهش نيز باشد چون تشكيل پيوند هيدروژني در آن ناحيه صورت نمي گيرد در ناحيه جهش، باز(ها) باز است. حال نانوذرات متصل به تك تك نوكلئوتيدها مرحله به مرحله به اين نمونه اضافه مي شود. در صورت اتصال نوكلئوتيد متصل به نانوذره طلا به بازمكمل ( كه نشانگر وجود جهش در دي ان اي هدف است) موج اكسايش طلا به طريق الكتروشيميايي قابل مشاهده و اندازه گيري است.

 

برهنه سازي الكتروشيميايي

 

يك پروتكل اندازه گيري الكتروشيميايي حساس است كه در اندازه گيري آثار عناصر فلزي در مايعات زيستي،بافت ها، فرآورده هاي غذايي و نمونه هاي زيستي كاربرد دارد. آناليزهاي بر پايه برهنه سازي الكتروشيميايي از دو مرحله پيش تغليظ و سپس برهنه سازي تشكيل شده است. در مرحله پيش تغليظ نمونه محلول در حٌجم كوچكي از الكترود قرار مي گيرد كه در حقيقت براي بررسي محلول هاي tracer به كار مي رود. در محلول پيش تغليط Electrodeposition‌ انجام مي شود كه آناليت با انجام واكنش از محلول به داخل الكترود تغليظ مي شود و پس از اين مرحله، مرحله برهنه سازي با استفاده از روش ولتامتري انجام مي شود كه طي آن آناليت تغليظ شده با انجام واكنش عكس مجددا حل و اندازه گيري مي شود. به دليل تغليظ نمونه با فاكتور صد تا هزار برابر در الكترود، جريان اندازه گيري شده كمتر تحت تاثير جريان خازني يا جريان باقي مانده نا خالصي قرار مي گيرد. تقويت سيگنال با استفاده از سوار كردن چندين نانوذره طلا، سپس نانوذرات نقره بر روي يك بستر پليمري به دست مي آيد. نانوذرات بعدا مي توانند به طور آنزيمي حل و به وسيله برهنه سازي الكتزوشيميايي اندازه گيري شوند. از اين روش در تشخيص پروتئين و دي ان اي استقاده مي گردد.

 

 

 

نقاط يا ذرات كوانتومي

 

نانوكريستال هاي مواد نيمه رسانا از قبيل سلنيد و كادميم نانو ابزار ديگري براي تشخيص آزمايشگاهي محسوب مي شود. اين كريستال هاي نيمه رسانا به عنوان منابع نور مولكولي عمل مي كنند و خصوصيات آنها به اندازه و شكل شان وابسته است. به محض اتصال يك آنتي بادي يا ديگر مواد تثبيت شده روي ذرات كوانتومي به مولكول هدف مورد نظر نقاط كوانتومي شبيه beacon در اثر عمل اتصال، نور ساطع مي كنند. امروزه ذرات كوانتومي به دلايلي از قبيل نشر وابسته به اندازه ذره درخشان بودن تجزيه نشدن در برابر نور، تهييج همزمان چندين رنگ، تهيج ساده و حساسيت بالا مورد توجه قرار گرفته اند.

 

 

 

·

توليد پروپ هاي نقاط كوانتومي

 

سنتز: اين نقاط يا ذرات عمدتا از صدها تا هزاران اتم عناصر گروه دو و شش جدول تناوبي و يا عناصر سه و پنج به صورت دو فازي يا سه فازي تهيه مي گردند كه اين سيستم دو عنصري موجب ايجاد حالت نيمه رسانايي اين تركيبات مي شود. ذرات كوانتومي از يك هسته [18] نيمه رساناي فلورسانس و يك پوسته ظزيف از يك ماده با باند انرژي بيشتر تشكيل شده اند. اين پوسته باعث پايداري هسته در برابر نور شده از خاموشي سطحي تهييجات جلوگيري مي كند و در نتيجه بازدهي كوانتوم را افرايش مي دهد. حلال هاي آلي از قبيل تري-ان-اكتيل فسفين (TOPO) و هيدروكسيل آمين جهت حفظ خصوصيات نوري ذرات كوانتومي و محافظت هسته ازمحيط اطراف به عنوان پوشش [19] به كار مي رود. تركيباتي مثل پلي اتيلن گليكول PEG يا گروه هاي كربوكسيلات باعث حل شوندگي اين تركيبات مي گردند. مرحله آخر توليد اين ذرات، مزدوج كردن آنها به ليگاند بيولوژيك از قبيل پپتيد ها و اوليگونوكلئوتيد ها براي اتصال به تركيبات هدف است كه اين كنژوگاسيون مي تواند به اشكال مختلف از جمله اتصال كوالايي، اتصال قطعه آنتي بادي به ذرات كوانتومي از طريق آمين سولفيل، كنژوگاسيون آنتي بادي ها به ذرات كوانتومي از طريق پروتئين آداپتور و اتصال پپتيدهاي منتهي به هيستيدن و پروتئين ها به ذرات كوانتومي حاوي Ni-NTA باشد.

 

لازم به توضيح است كه ذرات كوانتومي زماني نور را جذب مي كنند كه انرژي برانگيختن بيشتر از انرژي Bandgap باشد. در طول اين فرآيند الكترون ها از لايه ظرفيت به لايه هدايت منتقل مي شوند. نشر وابسته به ذرات كوانتومي به شيوه on-off عمل مي كند كه وابسته به قدرت برانگيختگي است و اين پديده اختمالا از فوتويونيزاسيون و خنثي شدن بار نانوكريستال هاست.

 

نانوذرات كوانتومي به دلايل مذكور كاربرد هاي وسيعي پيدا كرده اند از جمله: Immunohistochemistry ، تشخيص و تعيين ژنومي، تشخيص ماركرهاي زيستي، تشخيص اوليه سرطان، تشخيص ميكروارگانيسم هاي عفوني مثل مالاريا و HIV، سنجش هاي خون كامل، تشخيص حساس RNA ويروسي در خد صد كپي، سنجش هاي ايمني و تصوير سازي از بافت زنده و . . .

 

 

 

·

تشخيص نوري مولكول ها به وسيله ذرات كوانتومي

 

ذرات كوانتومي به دليل داشتن ضريب جذبي مولي بالا بسيار درخشان تر از ساير مولكول هاي فلوروفور هستند همچنين به دليل داشتن پايداري بيشتر در مقابل نور طيف جذبي وسيع و نشري باريك كانديداي خوبي جهت تشخيص مولكول ها در شرايط in vivo محسوب مي شوند. از اين خصوصيات نوري ذرات كوانتومي در شرايط in vivo براي تشخيص گيرنده هاي سطح سلولي، اجزاي اسكلت سلولي و آنتي ژن هاي هسته اي در نمونه هاي مختلف شامل سلول هاي زنده، سلول هاي تثبيت شده و برش هاي بافتي استفاده مي شود.

 

 

 

·

تشخيص مولكولي بر پايه خصوصيات الكتروشيمايي ذرات كوانتومي

 

ذرات كوانتومي داراي خصوصيات احيا كنندگي هستند. از ذرات كوانتومي با پتانسيل هاي اكسيداسيون مختلف جهت تشخيص همزمان چندين مولكول هدف استفاده مي گردد.

 

 

 

نانوذرات مغناطيسي

 

پروب هاي نانوذرات مغناطيسي يك كلاس جديد از عوامل كنتراست و پيگردي [20] جهت تصوير سازي پزشكي هستند. ساختمان اين ذرات شامل يك هسته ( حاوي تركيباتي چون اكسيد آهن ابر پارا مغناطيس (SPIO) نيكل يا كبالت) بوده كه امروزه بيشتر از SPIOs به دليل نداشتن خاصيت سمي استفاده مي شود. در ساختمان اين نانوذرات پوششي [21] از دكستران يا پلي اتيلن گليكول نيز وجود دارد كه از تجمع [22] اين نانوذرات جلوگيري و باعث حل شوندگي آنها در آب و آماده شدنشان براي كونژوگه شدن مي شود. نانوذرات با SIOPs بنابه دلايلي از جمله غيرسمي بودن نداشتن خاصيت ايمني اندازه كوچك خاصيت مغناطيسي بالا قابليت تنظيم براي ارگان هاي هدف ويژه با تغيير در اندازه، ضخامت پوسته، شيمي سطح و ليگاند هاي هدف بيشتر استفاده مي شوند. در كاربرد هاي in vivo نانوذرات آهن اكسيد مگميت و مگنيت به عنوان عوامل كنتراست در تصوير سازي MRI و NMR استفاده مي شود. اين تركيبات تصوير حاصل از MRI و NMR بافت هدف را در نتيجه به هم زدن Relaxation Time آب اطراف تيره تر از ساير قسمت ها مي كند و در شرايط in vivo بافت هايي مثل كبد، طحال ، مغز استخوان و گره هاي لنفاوي كه حاوي ماكروفاژ بيشتري هستند عوامل كنتراست مغناطيسي را بيشتر به دام مي اندازند و از اين خاصيت در داخل بدن براي پيگيري بيماري هاي اين اعضا به خصوص موارد التهابي به صورت فرآيند فيزيولوژيك استفاده مي كنند. چون در بافت هاي سرطاني اين فرآيند هاي فيزيولوژيك ماكروفاژ را جذب نمي كند پس در NMR رنگ درخشان تري را نشان مي دهد. به منظور افزايش ويژگي پروب هاي نانوذرات مغناطيسي به بافت هاي هدف ليگاند هاي خاص مولكول يا بافت هدف همراه با يك سري عوامل در سطحشان كه به آنها اجازه عبور از سطحشان را مي دهند طراحي مي گردند. از نانوذرات مغناطيسي در ايمنوسي ها نيز استفاده مي شود.

 

Magnetorelaxometry زوشي است براي سنجش كه ويسكوزيته مغناطيسي يا Relaxation حركت مغناطيسي يك سيستم نانوذره مغناطيسي را پس از خاموش كردن ميدان مغناطيسي اندازه گيري مي كند. در اين سنجش ها آنتي ژن هاي هدف در سوسپانسيوني از آنتي بادي نشاندار با مگنت مخلوط مي گردند و با اعمال يك ميدان مغناطيسي، ذرات نانوخاصيت مغناطيسي خالص پيدا كرده كه با خاموش كردن ميدان مغناطيسي Relaxation پيدا مي كند. تشخيص اتصال پروب به مولكول هاي هدف با استفاده از تمايز فرآيند هاي Relaxation به دست مي آيد نانوذرات غير متصل سريعا چرخش براوني [23] پيدا مي كنند در حالي كه نانوذرات متصل به مولكول هدف به آهستگي دچار Relaxation Nell شده و يك حركت معناطيسي ايجاد مي نمايند كه آشكار ساز [24] آن را ثبت مي كند. اين روش علاوه بر امكان پذير ساختن توانايي تشخيص و تمايز نشان گرهاي متصل و غير متصل به مولكول هدف نياز به جداسازي نمونه را نيز بر طرف ساخته و در نتيجه اجازه تشخيص همگن ماده را مي دهند.

 

 

نانوذرات سيليكا

 

نانوذرات سيليكا ذرات رنگي در اندازه هاي دو تا دويست نانومتر هستند و ساختمانشان از تشكيل تعداد زيادي مولكول هاي رنگي در داخل يك ماتريكس سيليكا است. سيگنال فلورسانس اين ذرات ده هزار بار قوي تر از فلوروفورهاي معدني است و به خاطر نشر و درخشندگي زيادي كه دارند كانديداي خوبي براي آناليز هاي حساس به شمار مي روند به طوري كه نياز به آمپلي فيكاسيون قبلي نمونه را برطرف مي كند. نانوذرات سيليكا علاوه بر بر آناليز هاي حساس در تصوير سازي مولكولي و تشخيص همزمان چندين مولكول هدف با استفاده از مولكول هاي رنگي با اندازه هاي مختلف و در نتيجه رنگ هاي مختلف، كاربرد دارند. پايداري و چگالي بالاي سيليكا، جداسازي سانتريفوژي، تغييرات سطحي و ديگر فرآيند ها آناليز را راحت تر كرده است.

 

از مزايايي ديگر اين ذرات هيدروفوبيك بودن ساختمان آنهاست كه باعث محافظت از حمله هاي ميكروبي، تورم و يا تغيير منافذ آنها در اثر تغيير PH مي شود. از خاصيت فلورسنتي بالاي نانوسيليكا براي تشخيص ميكروارگانيسم ها و همچنين دي ان اي و پروتئين در زمان سريع با حساسيت بالا استفاده مي گردد. اين ذرات به دليل داشتن مولكول هاي رنگي بيشتر در داخل ماتريكس سيليكا سيگنال هيبريد خيلي قوي نسبت به نانوذرات قبلي مورد اشاره شده ايجاد مي كند.

 

با استفاده از انواع مختلف رنگ هاي داخل ماتريكس كه داراي غلظت هاي مختلف هستند مي توان نانوذرات باركدينگ [25] ايجاد كرد كه مشخصات نوري ويژه اي دارند. اين نانوذرات قادر به شناسايي همزمان چندين مولكول زيستي را روي سطح سلول هدف هستند.

 

نانوذرات و آنتي بادي با نسبت هاي مختلفي كه دارند به طور ويژه، ميكروسفرهاي پوشيده با آنتي بادي ثانويه مربوطه را تشخيص مي دهنددر نتيجه به طور همزمان فرآيندهاي تشخيص بين نانوذرات گنژوگه و مولكول هاي هدف مربوطه روي سطح سلول انجام مي گيرد ( در سيستم دو رنگي ). وقتي كه مخلوط نانوذرات سلول از يك فلوسايتومتر عبور داده مي شود هر كمپلكس نانوذرات – سلول فلورسانس ويژه اي را ايجاد مي كند كه مشخصه نانوذرات متصل شده و در نتيجه نمونه به خصوصي در ايجاد يك موجي ويژه محسوب مي شود. از نانوذرات سيليكا به دليل داشتن خاصيت احيا كنندگي زيادشان به عنوان نشان هاي الكتروشيميايي نيز استفاده مي شود.

 

نتيجه گيري

 

1) ذرات نانو به عنوان Lable و Tags حساسيت سرعت و انعطاف پذيري تست ها بيولوژيكي كه حضور فعاليت مواد مواد مورد نظر را اندازه مي گيرند افزايش مي دهد.

 

2) نانوذرات قادر به آزمايش نمونه هاي در حجم كم هستند.

 

3) از بسياري از روش هاي توصيف شده مي توان براي دي ان اي و پروتئين ها استفاده نمود.

 

4) نانوذرات امكان تشخيص ميكروارگانيسم ها يا مولكول هايي كه به وسيله روش هاي رايج امكان پذير نيست فراهم مي سازد.

 

5) تشخيص اوليه بيماري هايي از قبيل سرطان، بهبود و موفقيت درمان را بيشتر مي كند.

 

6) برخي از روش هاي اشاره شده نياز نمونه به PCR را برطرف مي كند.

 

7) نانوذرات با كاهش زمان مورد نياز براي تست نمونه يك اثر مثبت روي تصميم گيري هاي باليني و هزينه هاي درمان را دارند.

 

8) پروب هاي نانوذرات امكان كاربري در تشخيص هاي in vivo را به خوبي دارا هستند.

9) اكثر اين تركيبات غير سمي و يا سميتشان بسيار پايين است.