فريق بحثي من جزيرة العلوم الصينية يطور مسبارًا إنزيميًا نانويًا جديدًا لتحقيق الكشف المتزامن عالي الدقة للمواد الضارة في 10 دقائق

أخبار ar.wedoany.com، حققت مجموعة الإلكترونيات الضوئية بمركز أبحاث الضوء التابع لمعهد خفي للعلوم الفيزيائية، والأكاديمية الصينية للعلوم، تقدمًا جديدًا في أبحاث تقنيات الكشف عن المواد الضارة في البيئة. نجح فريق البحث في بناء مسبار إنزيمي نانوي جديد ذي بنية مسامية متوسطة، مكون من ثلاثة معادن هي البلاديوم والبلاتين والإيريديوم، والذي يمكنه تحقيق الكشف عالي الدقة بشكل متزامن عن الملوثات الجزيئية الكبيرة من نوع البكتيريا والملوثات الجزيئية الصغيرة من نوع الهرمونات. نُشرت نتائج البحث في مجلة Biosensors and Bioelectronics.

تنقسم مصادر التلوث في البيئة والغذاء بشكل رئيسي إلى فئتين: الملوثات البيولوجية (مثل البكتيريا والفيروسات) والملوثات الكيميائية (مثل الهرمونات والمبيدات الحشرية). في سيناريوهات مثل المراقبة البيئية، وحماية السلامة الصحية العامة، وإنتاج الغذاء، يعتبر الكشف الدقيق عن هذين النوعين من الملوثات وتحديد مصدرهما أمرًا بالغ الأهمية. ولكن نظرًا للفارق الكبير في الوزن الجزيئي بينهما، فإن الكشف المتزامن يتطلب عادةً الاعتماد على منصات تقنية مختلفة، مما يجعل الإجراءات معقدة وسرعة الكشف بطيئة نسبيًا.

استخدم فريق البحث الإنزيم النانوي المسامي المتوسط ثلاثي المعادن (البلاديوم-البلاتين-الإيريديوم) كعلامة إشارة، لبناء نظام كشف مناعي هجين (ساندويتش-تنافسي)، مما أتاح تحقيق الكشف المتزامن والمتكامل للمواد الضارة ذات الأوزان الجزيئية المختلفة. تتمتع هذه التقنية بميزتين رئيسيتين: يوفر الهيكل الإطاري المسامي المتوسط الثلاثي مواقع تحفيزية وفيرة، مما يعزز النشاط الشبيه بالبيروكسيداز، والحساسية، والنطاق الديناميكي للإشارة؛ كما أن السطح المسامي المتوسط عالي الخشونة يمكنه زيادة كمية الأجسام المضادة للكشف المحملة بشكل فعال، مما يعزز قدرة التقاط الهدف. عند استخدام المستشعر المناعي اللوني المبني على هذه التقنية للكشف المتزامن عن بكتيريا الإشريكية القولونية (E. coli) ومادة الكلينبوتيرول (المنشطات) في المياه البيئية، أظهر أداءً ممتازًا في الحساسية، حيث بلغ الحد الأدنى لتركيز الكشف عن بكتيريا الإشريكية القولونية 35 خلية/ملليلتر، والحد الأدنى لتركيز الكشف عن الكلينبوتيرول 7.15 بيكوغرام/ملليلتر (1 بيكوغرام = 1×10⁻¹² غرام)، مع خطأ في الكشف المتكرر أقل من 7%، ووقت كشف لا يتجاوز 10 دقائق.

طالبا الدكتوراه باي ون لونغ وتشانغ جين هما المؤلفان الأولان المشاركان للورقة البحثية، بينما الباحثان المساعدان وانغ شو وتشنغ شواي هما المؤلفان المراسلان المشاركان. حظي هذا البحث بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، والمشروع الوطني الرئيسي لخطة البحث والتطوير، وغيرها.