۳۰ شهریور ۱۴۰۴
مطالب مرتبط
بررسی سمیت نانومواد موضوعی جدید و مرتبط با سلامت عمومی و ایمنی محیط زیست میباشد. با این وجود، روشهای موجود ارزیابی سمیت، به طور کامل با مطالعات سمیت نانو مطابقت ندارند. به علت مشخصات فیزیکی و شیمیایی منحصر بهفرد نانومواد، از قبیل ویژگی جذب و پخش نور، روشهای قدیمی ارزیابی سمیت سلولی در ارزیابی نانومواد با مشکل مواجه میشوند. بنابرین، از روشهای جایگزینی استفاده میشود که بتوانند این مشکلات را برطرف کنند.
در پژوهش جدیدی که در ۹ سپتامبر ۲۰۱۶ در مجله "شیمی تحلیلی" با عنوان
"پراکندگی رامان تقویت یافته به منظور ارزیابی سمیت سلولی نانو مواد در سلولهای زنده" منتشر شدهاست،
محققین از رامان ارتقاء یافته(SERS) برای ارزیابی سمیت نانو مواد استفاده نمودهاند. در تکنیک طیف سنجی ارتعاشی، فلزات با ارزش از قبیل طلا، نقره و مس، با سطوح ناهموار، اغلب به منظور ارتقاء اثر پراکندگی رامان تا تقریبا ۱۰۱۴ برابر، استفاده شدهاست. این تکنیک قادر به رفع مشکلات مربوط به ارزیابی سمیت میباشد.
پروفسور مصطفی کولها، از دپارتمان ژنتیک و مهندسی زیستی دانشگاه ترکیه بیان کرد: "ما معتقدیم SERS قادر به ایجاد درک عمیقتری از تغییرات مارکرهای زیستی در سلولهایی که با نانومواد در تماس هستند، میباشد."
همچنین این تکنیک برخلاف مطالعات قدیمی سمیتشناسی سلولی که تنها یک بعد از سمیت بررسی می گردد، دیدگاه وسیع تر در زمینه اثرات سلولی از جمله دربارهی مسیرهای مرگ سلولی و سطح استرس سلولی را فراهم مینماید. در این مطالعات، گروه نانوذرات کروی طلا با قطر ۵۰ نانو متر به عنوان بستر SERS استفاده شد و تغییرات بیوشیمیایی وابسته به دز و وابسته به سلول را در طیف SERS مواد آزمایش شده مورد مشاهده قرار دادند.
پروفسور کولها عنوان کرد: "ما اغلب تغییرات باندهای طیف مربوط به لیپید و پروتئین، تغییر ماهیت پروتئین، قطعه قطعه شدن پروتئین، پراکسیداسیون لیپید که مرتبط با استرس سلولی و مرگ سلولی است را مورد مشاهده قرار دادیم."
پروفسور کولها بیان کرد، اگر چه نانو ذرات تیتانیوم دیاکسید به عنوان مادهای با سمیت کم شناخته میشود، اما این گروه پژوهشی نشانههایی مرتبط با استرس در طیف SERS را مشاهده کردهاست.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ میدان تاریک تجمعات گستردهی تیتانیوم دیاکسید را آشکار کردند. همه این یافتهها، باعث افزایش درک عمومی نسبت به مکانیسمهای سمیتشناسی آزمایشگاهی میشود. به عقیدهی محققین، اکثر مطالعات سمیت شناسی نانو در متون علمی تنها یک بعد از تصویر کلی را پوشش میدهند.
پروفسور کولها اضافه کرد، مطالعات مکانیسمی و سیستماتیک باید به طور صحیحی سمیت سلولی نانو مواد را بررسی نماید و اگر چه مطالعات این تیم رویکردی کاملا کمی را ارائه نمیدهد، با این وجود اطلاعات وابسته به دوز، به طور کارآمدی مراحل پاسخ سمیت نانو را آشکار میکند.
پروفسور راویل فاخرولین، از گروه زیست فناوری موسسه زیست شناسی و پزشکی دانشگاه قازان، که در این تحقیق همکار گروه پروفسور کولها میباشد، افزود: " توزیع نانوذرات، که میتواند به عنوان نانوسنسور گزارش دهنده تغییرات مولکولی موضعی در نظر گرفته شود، برای تفسیر طیف SERS مهم است. از آنجایی که رفتار نانوذرات طلا در سلولهای زنده، تحت تاثیر حضور نانومواد دیگر قرار میگیرد، باید اثر همزمان هر دو ماده بررسی شود.
دانشمندان در حال حاضر در حال بررسی تغییرات سلولهای در تماس با نانومواد هستند. انواع دیگر نانومواد نیز آزمایش شدند تا کاربرد این روش برای دیگر نانومواد نیز مشخص شود. همچنین برنامه ریزی برای بررسی تغییرات زیست شیمیایی ارگانهای در تماس با نانومواد در حال انجام است.
پس از برهمکنش با محیط کشت سلول، هم نانو ماده که قرار است سمیتش آزموده شود و هم نانوذرات طلا که به عنوان بستر SERS استفاده خواهند شد، با لایه که اغلب متشکل از پروتئین می باشد و تاج پروتئینی نامیده میشود، پوشانده میشود. آزمایشات ثابت کردهاست که این لایه به تغییرات اطراف خود عکسالعمل نشان میدهد.
از آنجایی که اثر SERS از مجاورت بسیار نزدیک بستر SERS بدست آمدهاست، اطمینان از اینکه نانوذرات طلا به طور یکسان در سلولها توزیع شدهاند، بسیار بااهمیت است. بررسی لایه پروتئین تحت تماس با نانومواد یکی دیگر از زمینههای مورد علاقه این تیم پژوهشی میباشد.
پروفسور کولها اضافه کرد: " بکاربردن این تکینیک برای سایر نانومواد با هدف به چالش کشیدن توان این تکنیک و آزمودن این نکته که آیا SERS ممکن است با مشکلاتی در آزمایشات سمیت نانو روبرو شود، میتواند هیجان انگیز باشد." یکی از مواد مورد توجه نقاط کوانتومی میباشد که ویژگی فلورسانس دارد و ممکن است منجر به وارد کردن فلورسانس به طیف SERS گردد. اگر چه، هنوز امکان کاهش دوز یا کاهش زمان مواجهه با نانو مواد، برای کاهش تاثیرات فلورسانس وجود دارد."