סיקור מקיף

סוג חדש של ביו-חיישן מהיר ורגיש במיוחד

צוות חוקרים מאוניברסיטת דרום ויילס באוסטרליה פיתח סוג חדש של ביו-חיישנים המסוגלים לאתר כמויות זעירות במיוחד של מזהמים הנמצאים בנוזלים תוך 40 דקות בלבד

פרו'פ ג'אסטין גודינג, אוניברסיטת ניו סאות' וולס אוסטרליה. תמונת יח"צ
פרו'פ ג'אסטין גודינג, אוניברסיטת ניו סאות' וולס אוסטרליה. תמונת יח"צ

צוות חוקרים מאוניברסיטת דרום ויילס באוסטרליה פיתח סוג חדש של ביו-חיישנים המסוגלים לאתר כמויות זעירות במיוחד של מזהמים הנמצאים בנוזלים תוך 40 דקות בלבד.

הסוג החדש של ביו-החיישנים, המכונים "biochemiresistor", הצליח לעמוד באתגר רב השנים של פיתוח חיישן שאינו רק רגיש במיוחד לנוכחותן של תרכובות כימיות אלא שהוא בעל מהירות תגובה גבוהה. לחיישנים החדשים ישנם אינספור יישומים אפשריים לאיתור סמים, רעלים ומדבירי מזיקים בתחומי הבדיקות הביו-רפואיות או הסביבתיות.

במאמר שפורסם בכתב העת המדעיAngewandte Chemie החוקרים מתארים כיצד הם בחנו בהצלחה את החיישן החדיש באמצעות איתור כמויות זעירות של חומר אנטיביוטי וטרינרי נפוץ הנמצא בחלב. כתב העת עצמו הדגיש את המאמר והגדיר אותו בתור "מאמר חשוב מאוד", כאשר רק 5% מכלל המאמרים המתפרסמים בו מקבלים את ההגדרה הזו.

"החומר האנטיביוטי (Enrofloxacin), המשמש בתעשיית החקלאות, מסוגל לעבור לשרשרת המזון," ציין פרופסור ג'סטין גודינג מבית הספר לכימיה באוניברסיטת דרום ויילס באוסטרליה. "ביו-החישן שלנו הצליח לאתר את החומר הזה בחלב גולמי תוך 40 דקות, ברמות כה נמוכות של ננוגרם אחד מתוך ליטר חלב. כדי להבין את הערך הזה יש לזכור כי ננוגרם אחד הינו ביליונית הגרם והוא מסתו של תא יחיד בגוף. "בזמן שערך זה כשלעצמו מרשים דיו, החיישן מהווה רעיון כללי שאותו ניתן ליישם באופן נרחב במסגרת תחומים שונים רבים".

ביו-חיישן הינו התקן אנליטי נישא המנצל מולקולות ביולוגיות על מנת לאתר באופן בררני תרכובת מוגדרת אחת מתוך תערובת המכילה רבות אחרות. ביו-חיישנים קטנים נפוצים כבר היום ומשמשים לבדיקת בטיחותם של מי השתייה שלנו, למדידת רמות הסוכר בחולי סכרת ובערכות לבדיקת הריון.

שיטת חישה חדשנית:  ביו-חיישן המבוסס על התנגדות חשמלית עושה שימוש בננו-חלקיקים מגנטיים המכוסים בזהב (Au@MNPs) המחוברים לחומר אנטיביוטי (enrofloxin, צבוע באדום), הנקשר לחומר נמדד (צבוע בכחול). בעזרת מגנט ניתן למקם את ננו-החלקיקים המגנטיים בין שתי אלקטרודות ולמדוד את ההתנגדות החשמלית (R) כפונקציה של ריכוז החומר הנמדד - בתמונה: בחלק השמאלי ההתנגדות גבוהה ובחלק השמאלי היא נמוכה.
שיטת חישה חדשנית: ביו-חיישן המבוסס על התנגדות חשמלית עושה שימוש בננו-חלקיקים מגנטיים המכוסים בזהב ([email protected]) המחוברים לחומר אנטיביוטי (enrofloxin, צבוע באדום), הנקשר לחומר נמדד (צבוע בכחול). בעזרת מגנט ניתן למקם את ננו-החלקיקים המגנטיים בין שתי אלקטרודות ולמדוד את ההתנגדות החשמלית (R) כפונקציה של ריכוז החומר הנמדד – בתמונה: בחלק השמאלי ההתנגדות גבוהה ובחלק השמאלי היא נמוכה.

ביו-החיישן החדש עושה שימוש בננו-חלקיקים מגנטיים בעלי שכבת כיסוי של זהב המחוברים לנוגדנים שהם בתורם בררניים לחומר כימי מוגדר בעל עניין לבודק. ננו-החלקיקים מפוזרים בתוך הדגימה לשם בדיקתה ואם החומר הנדרש נוכח בתוכה, חלק מהנוגדנים מתחברים אליו וניתקים מננו-החלקיקים.

בשלב הבא, ננו-החלקיקים נאספים בעזרת מגנט לכדי שכבה דקיקה המונחת בין שתי אלקטרודות שם נמדדת ההתנגדות החשמלית. ככל שהחומר הנמדד נמצא בכמות גדולה יותר כך ינתקו יותר נוגדנים מננו-החלקיקים וכך תקטן ההתנגדות החשמלית של השכבה הדקיקה.

"סוג חדש זה של ביו-חיישן הוא בעל קצב תגובה מהיר מאחר וננו-החלקיקים המגנטיים שבו הם "היוצאים" ותרים אחר החומר הנמדד, בניגוד לגישה הרגילה שבה ממתינים עד אשר החומר הנמדד מוצא בעצמו את אזורי החישה," מסביר החוקר. "ביו-החיישן שלנו הוא גם רגיש יותר מביו-חיישנים רגילים מאחר וברגע שננו-החלקיקים מתפזרים בדגימה, כל הדגימה עצמה עוברת בדיקה ולא רק חלק קטן ממנה."


הידיעה על המחקר

תגובה אחת

  1. לא ברור מהכתבה למה בדיקת מוליכות חשמלית צריכה לקחת 40 דקות, ויחד עם זה להקרא בדיקה מהירה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן