طراحی نوآورانه دستگاه تشخیص برهم‌کنش مواد در دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران

پژوهشگران دانشکده سامانه‌های هوشمند دانشکدگان علوم و فناوری‌های بین‌رشته‌ای دانشگاه تهران، یک سیستم جدید تصویربرداری تشدید پلاسمون سطحی طراحی کردند.

کد خبر: ۱۲۲۳۳۲۴

يکشنبه - ۱۴ بهمن ۱۴۰۳ / February 02, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، این دستگاه که با همکاری دکتر محمد محمدی مسعودی، عضو هیأت علمی دانشکده سامانه‌های هوشمند دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران و دکتر حسین مهرزاد، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی کرمانشاه، طراحی و ساخته شده است، در بسیاری از حوزه‌ها مانند آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و پزشکی، صنایع داروسازی و صنایع نفت و پتروشیمی کاربرد دارد.

دکتر مسعودی، مجری پروژه، در معرفی دستگاه طراحی‌شده گفت: «فناوری به کار رفته در این دستگاه مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی یا (surface plasmon resonance) SPR است. سیستم حسگر اپتیکی SPR ابزاری تأثیرگذار در فناوری حسگر‌های زیستی است که از ماهیت بدون برچسب (unlabeled)، حساسیت قابل‌توجه، و توانایی ارائه تشخیص در زمان واقعی برخوردار است. حسگر‌های SPR با توجه به تغییرات در ضرایب شکست، اندازه‌گیری‌های دقیقی از برهمکنش‌های مولکولی، از جمله آنالیت‌های زیست‌شناختی و شیمیایی فراهم می‌کنند.»

عضو هیأت علمی دانشگاه تهران در توضیح تشدید پلاسمون سطحی (SPR) گفت: «سازوکار اکثر سیستم‌های حسگر SPR در چهار نوع مدولاسیون شدت، زاویه، فاز و طیف نور تابشی طبقه‌بندی می‌شوند. در این کار، از روش تصویربرداری پلاسمون سطحی با مدولاسیون شدت بهره برده شده است. به واسطه تصویربرداری، تراشه در مجاورت چهار کانال انتقال ماده، در شرایط تشدید پلاسمون سطحی قرار گرفته و مواد موجود در هر کانال هم‌زمان با کانال‌های دیگر بررسی و کمی‌سازی شده‌اند.»

وی افزود: «این دستگاه، مزایای قابل توجهی از قبیل مقرون به صرفه بودن و توانایی انجام مطالعات تطبیقی هم‌زمان را دارد. حسگر‌های زیستی مبتنی بر SPRI به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان مانند تشخیص چندگانه، پیکربندی ثابت و ساده و نظارت در زمان واقعی، توجه بسیاری از پژوهشگران حوزه‌های زیست‌شیمیایی را به خود جلب کرده‌اند.»

دانشیار دانشگاه تهران درباره نوآوری در حسگر‌های SPR در این طرح پژوهشی گفت: «در نمونه‌های مشابه که به صورت تجاری تولید می‌شوند، با وارد کردن تراشه حسگر نیاز به تنظیمات اولیه وجود دارد. اما در این دستگاه با تکنیک استفاده شده، دیگر نیاز به تنظیمات اولیه سیستم اپتیکی نیست. همچنین هزینه ساخت دستگاه به مراتب پایین‌تر از نمونه‌های خارجی است.»

دکتر مسعودی با بیان اینکه در سیستم جدید تصویربرداری تشدید پلاسمون سطحی (SPRI) پیکربندی جدیدی برای تشخیص استفاده شده است، گفت: «این سیستم نوآورانه، نیازی به چرخش هم‌زمان منبع نور و دوربین ندارد و به دستگاه‌های مکانیکی پرهزینه برای هماهنگ‌سازی موتور، چندان وابسته نیست. علاوه بر کاهش عوامل مکانیکی، با طراحی ویژه سیستم اپتیکی، خطای رایج جابجایی موقعیت لکه بر روی تراشه حذف شده، به طوری که در کل زمان تست، موقعیت لکه بر تراشه ثابت خواهد ماند.»

دکتر مسعودی با بیان اینکه این دستگاه تا کنون در مشخصه‌یابی عوامل اکسنده عملکرد موفقیت‌آمیزی داشته است، گفت: «عوامل اکسنده، در بسیاری از حوزه‌های صنعتی، محیط زیستی و ایمنی مهم هستند و تشخیص آنها یکی از کاربرد‌های مهم حسگر‌ها است. با استفاده از حسگر طراحی‌شده در این پروژه، می‌توان حضور و سطوح عوامل اکسنده را به دقت بررسی کرد و برای پاسخ به موقع به خطرات محتمل آماده شد و این‌گونه، به استاندارد ایمنی بالاتری دست یافت.»

گفتنی است دستگاه طراحی‌شده در دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران، علاوه بر تشخیص عوامل اکسنده، قادر به تشخیص و تعیین غلظت زیست‌مولکول‌ها مانند ویروس‌ها، پروتئین‌ها و هورمون‌ها نیز هست و می‌تواند در مطالعه برهم‌کنش‌های مولکولی مانند اثرگذاری دارو در سیستم‌های زیستی به کار رود.