پروتئازها خانواده مهمي از آنزيم‌ها هستند كه در بسياري از فرآيندهاي كليدي بيوشيميايي نقش دارند. به دليل اهميت اين آنزيم‌ها در مراحل مختلف بيماري، محققان گستره وسيعي از حسگرهاي پروتئازي ابداع كرده‌اند اما فقط تعداد كمي از آنها حساسيت لازم را براي نشان دادن پاسخ آني در بدن موجود زنده يا در آزمايشات تشخيص طبي دارا هستند.
به گزارش سرويس «فن‌آوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، محققان در اين تحقيقات جديد با استفاده از نانومهره‌هاي سيليكا بر اين محدوديت فائق آمدند.
دكتر Shiela Grant از دانشگاه ميسوري كلمبيا و همكارانش از مزاياي يك اثر فيزيكي به نام انتقال انرژي تشديد فلوئورسانس (FRET) براي ساخت اين حسگرهاي جديد استفاده كردند.
FRET فرآيندي است كه در آن مولكول، انرژي نوراني را جذب و آن را به مولكول مجاور خود منتقل مي‌كند، سپس انرژي را به صورت نور فلوئورسانس رها مي‌كند. اگر دو مولكول مذكور از نظر فيزيكي از هم جدا باشند FRET اتفاق نمي‌افتد و سيگنال‌هاي فلوئورسانس آشكار نمي‌شوند.
در اين كار محققان، با استفاده از يك مولكول اتصال دهنده پپتيدي جفت مولكول سيستم FRET را به سطح يك نانومهره سيليكا متصل كردند. اين اتصال دهنده‌هاي پپتيدي را مي‌توان به كمك پروتئيني به نام تريپسين از هم جدا كرد.
به منظور كنترل، محققان اجزاي FRET را با استفاده از يك پپتيد كه به وسيله تريپسين شكسته نمي‌شود به نانومهره‌هاي سيليكا متصل كردند.
سطح زياد نانومهره‌هاي سيليكا به محققان اجازه داد تا صدها جفت FRET را به هر يك از حسگرهاي نانومهره‌اي وصل كنند. در نتيجه اين عمل نانومهره‌هاي مذكور در عدم حضور تريپسين نوراني شدند ولي زماني كه تريپسين به محلول نانومهره‌ها افزوده شد، در مدت زمان 2 دقيقه، افت شديدي در فلوئورسانس مشاهده شد ولي مطابق انتظار، ميزان فلوئورسانس با كنترل نانومهره‌ها پايدار باقي ماند.
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، نانومهره‌هاي حسگر قادرند غلظت تريپسين را تا حد 12 ميلي‌گرم آنزيم در هر ميلي‌ليتر از محلول تشخيص دهند كه اين حد تشخيص براي آزمايشات و اندازه‌گيري‌هاي طبي مناسب است.
با وجود اين، پژوهشگران در حال توسعه اتصال دهنده جديدي هستند كه بتواند حساسيت اين آزمايش‌ها را به مقدار بيشتر افزايش دهد.
نتيجه كار اين گروه تحقيقاتي در مقاله‌اي با عنوان Development of a protease biosensor Utilizing silica nanobead در مجله Sensors and Actuators B منتشر شد.