تشخیص ۱۰ ویروس تنها با یک نانوحسگر ایرانی

پیشران اقتصاد، جواد پاینده‌پیمان، استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی همدان، تشخیص سریع ویروس SARS-CoV-2 را موجب جلوگیری از گسترش بیشتر آن دانست و گفت: مشکل اساسی در آزمون‌های فعلی، زمان‌بر بودن و عدم دقت بالای آنها در تعداد کم ویروس در نمونه‌ها است، از این رو ما در این کار به دنبال طراحی نانوحسگرهای مکانیکی به منظور تشخیص ویروس کرونا با دقت و سرعت بالا به وسیله شبیه‌سازی بودیم.

وی ادامه داد: در این کار، سطح گرافن به عنوان یک حسگر با آنتی‌بادی‌های اختصاصی ویروس کرونا پوشیده می‌شود و سپس در معرض ویروس قرار می‌گیرد و با محاسبه تغییرات خواص ارتعاشاتی حسگر موردنظر، وجود ویروس SARS-CoV-2 در نمونه‌های آزمون افراد مشکوک به کووید ۱۹ تشخیص داده می‌شود.

پاینده با تاکید بر اینکه مراحل طراحی این حسگر در یک بازه ۶ ماهه، با بیش از ۱۵ هزار شبیه‌سازی با موفقیت طی شد، افزود: حسگر موردنظر برای ویروس کرونا کالیبره شد و دستاوردهای این پژوهش نشان می‌دهد که این نانوحسگر قابلیت تشخیص تعداد کم ویروس (۱۰ ویروس در هر آزمون) در نمونه را دارد. در پایان با ارائه یک رابطه تحلیلی، پارامترهای مهم طراحی حسگرهای اختصاصی تشخیص سریع ویروس کرونا تعیین شدند.

استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی همدان با بیان اینکه در این طرح، خواص فیزیکی ویروس SARS-CoV-2 شامل وزن و اندازه آن با استفاده از مقالات موجود محاسبه شده است، یادآور شد: با فرض توزیع احتمالی ویروس‌ها به هنگام چسبیدن به سطح حسگر، شبیه‌سازی‌های مختلفی با غلظت‌های مختلف ویروس و آنتی‌ویروس برای این‌کار طراحی شده است که قابلیت اطمینان لازم را از کارکرد حسگر در شرایط مختلف فراهم می‌کند.

پاینده‌ درباره ویژگی‌های نوآورانه این طرح گفت: از صفحات گرافن در ساخت حسگرهای بسیار حساس و سریع مختلف برای تشخیص اجرام بسیار کوچک مانند ویروس، باکتری، مولکول‌های گاز و غیره در حال گسترش است. نوآوری این‌کار در واقع استفاده از گرافن برای تشخیص اختصاصی ویروس SARS-CoV-2 است و پارامترهای مهم طراحی حسگرها برای این نوع ویروس موردبررسی قرار گرفته است. صفحات گرافنی به دلیل ضخامت (کمتر از یک نانومتر) و وزن بسیار کم آن و از جهتی خاصیت الاستیک فوق‌العاده آن که حدود پنج برابر فولاد است، در رده رزوناتورهای فرکانس بالا قرار دارد. حساسیت فوق‌العاده آن نسبت به تغییرات جرم حسگر، منجر به تشخیص جرم‌هایی بسیار کوچک می‌شود. ما از این خاصیت برای تشخیص وجود ویروس بر سطح آن استفاده کرده‌ایم.

به نقل از ستاد نانو، این مقاله که حاصل یک پژوهش بین‌رشته‌ای بین متخصصان حوزه مهندسی و زیستی است، با همکاری دکتر جواد پاینده‌پیمان استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی همدان، ندا پروینی دانشجوی دکتری پزشکی مولکولی پژوهشگاه رویان، کامبیز مرادی فارغ‌التحصیل مهندسی رباتیک دانشگاه صنعتی همدان و نیما هاشمیان دانشجوی دکتری بیوسیستماتیک مولکولی دانشگاه تهران در نشریه معتبر ACS Applied Nano Materials به چاپ رسیده است.