استفاده از ورقه های گرافن و طیف سنجی رامان در تشخیص سریع کووید ۱۹

مرداد ۱, ۱۴۰۰
الناز صفدری-کارشناس ارشد فتونیک
بدون نظرات

محققان یک دانشگاه در شیگاگو (University of Illinois at Chicago)، با استفاده از ورقه‌های گرافن و طیف سنجی رامان روشی بسیار سریع برای تشخیص کووید 19 ابداع کرده‌اند. با ما همراه باشید تا از جزئیات خبر مطلع شویم.

متن خبر

در حال حاضر باید یک برنامه فشرده برای کمک به جلوگیری از شیوع ویروس کرونا طراحی شود که طراحی چنین برنامه‌ای بسیار دشوار است. اما دنیا به روش‌های بهتری برای تشخیص سریع و دقیق انواع کووید نیاز دارد.

محققان یک دانشگاه در شیگاگو، سال‌ها است که در حال ساخت سنسورهای گرافن هستند. این گروه قبلا سنسورهایی برای سلول‌های سرطانی و ALS (Amyotrophic lateral sclerosis) ساخته‌اند. اکنون این گروه در خصوص تشخیص کرونا از گرافن و طیف سنجی رامان استفاده کرده‌اند. تحقیق انجام شده توسط این محققان پتانسیل ایجاد یک تغییر واقعی را دارد. سنسور بهینه شده توسط این گروه به صورت انتخابی برای کووید طراحی شده است. این روش سریع، ارزان و دارای حساسیت بسیار بالایی است.

جزئیات روش به این صورت است که ابتدا یک آنتی بادی مخصوص پروتئین معروف در ویروس کرونا (SARS-CoV-2) طراحی شده است. محققان ورقه‌های گرافن را با این آنتی بادی ترکیب کردند. آن‌ها این صفحات گرافن را در معرض نمونه‌های کووید مثبت و کووید منفی در بزاق مصنوعی قرار دادند. سپس از طیف سنج رامان برای اندازه‌گیری ارتعاشات در سطح اتمی از این ورقه‌های گرافن استفاده کردند. همان طور که می‌دانید گرافن یک ماده رامان اکتیو است. دلیل اصلی استفاده از گرافن برای محاسبه تغییرات انرژی فونونی است. همچنین این ورقه‌ها در حضور ویروس‌های مختلف کرونا مانند MERS-CoV (Middle East respiratory syndrome- COVID) مورد آزمایش قرار گرفتند که در این مورد نیز این آزمایش‌ها موفقیت آمیز بوده است.

محققان دریافتند هنگامی که ورقه‌های گرافن کوپل شده با آنتی بادی با یک نمونه مثبت کووید در تماس قرار می‌گیرد، ارتعاشات اندازه‌گیری شده توسط طیف سنج رامان تغییر می‌کند. اما وقتی با یک نمونه منفی کووید یا با ویروس‌های کرونا دیگر در تماس قرار می‌گیرد تغییری در ارتعاشات مشاهده نمی‌شود. محققان ذکر کرده‌اند که مشاهده نتایج کمتر از پنج دقیقه طول می‌کشد زیرا سرعت آنالیز طیف سنجی رامان بسیار بالاست. همچنین با افزایش غلظت پروتئین ذکر شده در نمونه ارتفاع پیک‌های مربوطه در طیف پراکندگی رامان نیز افزایش دارند.

طبق گفته محققان این پروژه به طرز شگفت انگیزی پاسخی قطعی به نیاز و تقاضا برای شناسایی ویروس‌ها است. توسعه این فناوری به عنوان یک دستگاه آزمایش بالینی مزایای بسیاری نسبت به آزمایشات فعلی مستقر و استفاده شده دارد.

یکی از محققان این پژوهش گفت: گرافن فقط یک اتم ضخامت دارد. بنابراین وقتی یک مولکول در سطح آن قرار می‌گیرد، میتواند تغییر خاصی در انرژی الکتریکی آن ایجاد کند. در نتیجه ارتعاشات اندازه‌گیری شده توسط دستگاه رامان تغییر خواهد کرد. در اصل گرافن به این صورت کالیبره شده است تا فقط با پروتئین خاص SARS-CoV-2 واکنش نشان دهد. به همین ترتیب گرافن با استفاده از این روش، می‌تواند برای تشخیص انواع COVID-19 استفاده شود.