Moleküller için Hologramlar
Kanda veya idrar içinde çok fazla tespit edilebilir. örneğin viral hastalıklar, metabolik bozukluklar veya otoimmün hastalıklar, laboratuar testleri ile teşhis edilebilir. Ancak bu muayeneler genellikle birkaç saat alır ve oldukça karmaşıktır, bu nedenle doktorlar numuneleri uzman laboratuvarlarına teslim etmektedir.
ETH Zürih’teki bilim adamları ve Roche şirketi, küçük çipte moleküller üzerindeki ışık kırınımına dayanan tamamen yeni bir analiz yöntemi geliştirdiler. Teknik, teşhis cihazında devrim yaratma potansiyeline sahiptir: Doktorlar gelecekte kendi uygulamalarında karmaşık incelemeleri kolaylıkla ve hızlı bir şekilde yapabilirler.
Lazer Işığı ile Beraber Doğrudan Görülebilir!
Yeni kurulan teşhis prosedürlerinde olduğu gibi, yeni yöntem de moleküler tanımanın anahtar kilidi ilkesini kullanmaktadır: Örneğin, kanda çözünmüş belirli bir proteini (“anahtar”) belirlemek için uygun bir antikora (“kilit”) bağlanmalıdır. Yerleşik immünolojik test yöntemlerinde, “kilit anahtarı” ikinci bir renk kodlu anahtara göre görünür hale getirilir, ancak yeni süreçte artık bu adım gerekli değildir – “kilit anahtarı” doğrudan bir lazer ışığı ile görünebilir hale getirilebilir.
Bilim adamları, özel olarak çizgili desenli küçük noktalardan oluşan, özel olarak kaplanmış bir yüzeye sahip bir mikrodevre kullanıyorlar. Söz konusu moleküller şeritlere bağlanır, şeritler arasındaki boşluklara bağlanmazlar. Lazer ışığı artık çip yüzeyine yönlendirilirse, desendeki moleküllerin özel düzenlenmesinin sonucu olarak bükülmüş (kırılmış) ve çipin altındaki bir noktaya odaklanmış olur. Bir ışık noktası görünür hale gelir. Bilim adamları, moleküller olmadan örnekleri çipin üzerine koyduğunda, ışık kıvrılmadı ve herhangi bir ışık noktası görünmemiştir.
Moleküler Etkileşim
“Işık noktası, yüz binlerce molekülün kendi özel düzenlemelerinde karşılıklı etkileşiminin bir etkisidir,” Roche’de bir bilim adamı olan Christof Fattinger’e göre. “Bir hologramda olduğu gibi, lazer ışığının dalga karakteri de hedeflenen şekilde kullanılır.”
ETH Zurich’deki biyoelektronik profesörü Janos Vörös, ilkeyi bir orkestra ile karşılaştırıyor: “Moleküller müzisyenler, şerit deseni orkestra şefi, tüm müzisyenlerin konserlerde çalışmasını sağlar.” Bilim insanları çizgili deseni “hologram” (moleküler hologram) ve yeni tanı tekniği “fokal molarografi” olarak adlandırıyorlar.
Fattinger ilkeyi icat etti ve teorik temellerini geliştirdi. Beş yıl önce, Vörös liderliğindeki grupta bir yasa tasarısı aldı; şimdi Roche bilim insanları ve ETH Zürih arasındaki bu işbirliğinden morfolojinin pratik uygulaması ortaya çıktı.
Diğer Moleküller Dağılmaz
Yeni yöntemin önemli bir avantajı, sinyalin (ışık noktası) yalnızca molograma spesifik olarak bağlanan moleküllerden dolayı ortaya çıkmasıdır – diğer bir numunede bulunan moleküller bir sinyal üretmez. Yöntem, bu nedenle, anahtar kilit ilkesine dayanan önceki analiz yöntemlerinden önemli ölçüde daha hızlıdır. Bir diğerinde, bir numunede bulunan diğer örneklerin temizlenmesi gerekir, bu da yavaşlatır ve tanıyı karmaşık hale getirir. Bu, yeni metodu kan veya diğer vücut sıvıları içindeki proteinleri ölçmek için ideal kılar.
Vörös, “bu teknolojinin, uzman laboratuarlarda değil, gelecekte doktorların ofisinde doğrudan gerçekleştirilebilecek daha fazla laboratuvar testi yapmasını sağlayacağını ve hastaların uzaktan gelecekte bu teknolojiyi evde de kullanabileceğini düşünüyoruz” diyor.
Harika Potansiyel
Birkaç mologram küçük bir çip üzerinde düzenlenmiştir. Mevcut tasarımda, 40 molekül aynı molekülü ölçüyor, ancak gelecekte bir çip üzerinde 40 veya daha fazla farklı işaretleyiciyi aynı anda ölçmek mümkün olabilir.
Bu yeni tekniğin olası uygulamaları uçsuz bucaksızdır. Yöntem o kadar hızlı ki, temel biyolojik araştırmalar için özel olarak önem arz eden gerçek zamanlı ölçümler için bile uygundur: örneğin, bir biyokimyasal molekülün diğerine ne kadar çabuk bağlandığını incelemek için. Diğer uygulamalar biyoteknolojik endüstride içme suyu arıtımı veya proses denetimi için kalite kontrolü içerebilir.
Pazar Hazırlığına Yoğun Bir Odaklanma
Vörös, “Fikri uygulamaya koymamızın başarılı olması, büyük oranda proje ekibimizin disiplinli olması gerçeğidir” diyor. Katılımcılar arasında fotokimya, çip üretimi ve yüzey kaplama uzmanları vardı. Bilim adamları, yakın zamanda ETH profesörü Nicholas Spencer’ın laboratuvarında geliştirilen mologram için özel kaplama polimerleri de kullandılar. Fattinger, “Bu polimerler olmadan ve Janos Vörös’le işbirliğine girilmeden, hala hedefimizden uzak kalacağız” diyor.
Metodu daha da geliştirmek için, Roche ve Zürih ETH arasındaki işbirliğine devam edilecek. Vörös’in grubundaki birkaç bilim insanı ve doktora öğrencisi bilimsel açıdan çalışıyor olsa da, ortaklar ayrıca çeşitli uygulamalar için ticarileştirme fırsatlarını keşfetmeyi planlıyorlar.
Kaynak : eurekalert.org
