تشخیص یون‌های اورانیل رادیواکتیو با نانوسیستمی حساس و دقیق

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از نانو ایران‏، با توجه به سمیت شدید یون اورانیل (UO_۲^۲+)، اندازه گیری حساس و دقیق آن در نمونه‌های آب بسیار مورد توجه است. مقاله‌ای به تازگی در Microchemical Journal منتشر شده است که در آن بر ایجاد یک نانو سیستم منحصر به فرد و کارآمد مبتنی بر DNAzyme و اکسید گرافن (GO) برای تشخیص یون اورانیل فلورسنت تمرکز دارد.

اورانیوم در حال حاضر به طور گسترده در هر دو بخش دفاعی و غیرنظامی استفاده می‌شود. یون اورانیل پایدارترین حالت شیمیایی اورانیوم در آب، یک آلاینده غیرقابل تجزیه است که به دلیل سمیت بیوشیمیایی بالا، تهدید قابل توجهی برای اکوسیستم و سلامت انسان است. در نتیجه، تشخیص سطح ردیابی یون اورانیل در نمونه‌های آب از اهمیت حیاتی برخوردار است.

آشکارسازی آنالیز عنصری، طیف‌سنجی پراش الکترونی، طیف سنجی جرمی و روش‌های دیگر را می‌توان برای تعیین یون اورانیل استفاده کرد. با این وجود، این رویکردها دارای نقص‌های ذاتی هستند، نیاز به دستگاه‌های بزرگ، هزینه‌های گرانقیمت و روش‌های عملیاتی پیچیده، تنها بخشی از مسائلی است که کاربرد این روش‌ها را در تشخیص یون اورانیل محدود می‌کند.

فلورسانس، رنگ‌سنجی، فوتوکاتالیز، لومینسانس الکتروشیمیایی و سایر روش‌های تشخیصی، پتانسیل بالایی برای تعیین یون اورانیل در سیستم‌های آبی دارند. رویکرد فلورسانس، به‌ویژه، در سال‌های اخیر به دلیل مزایای ذاتی آن، مانند حساسیت عالی، استفاده کم، سهولت نصب و قابل حمل بودن، مورد توجه زیادی قرار گرفته است.

چندین آشکارساز فلورسانس ساخته شده از ترکیبات آلی، نقاط کوانتومی، و چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) برای تشخیص یون اورانیل توسعه داده شده‌اند. با این حال، به دلیل پیچیدگی‌های نمونه‌ها، حساسیت یکی از موانع کلیدی در تشخیص عملی یون اورانیل است. توسعه حسگرهای فلورسانس نوآورانه با ویژگی و حساسیت عالی برای تشخیص یون اورانیل هنوز بسیار مهم است.

DNAzymes به دلیل ویژگی عالی، به طور فزاینده‌ای به عنوان حسگرهای زیستی برای یون‌های فلزی مختلف ارزیابی شده است. DNAzymes نوعی اسید نوکلئیک فعال است که ویژگی‌های کاتالیزوری استثنایی دارد. DNAzymes ممکن است به طور انتخابی در حضور یک یون فلزی خاص به عنوان یک کوفاکتور فعال شود تا مارپیچ بستر DNA را به دو قطعه DNA تک رشته ای (ssDNA) بشکند.

اکسید گرافن (GO)، در سال‌های اخیر به طور گسترده به عنوان یک خاموش‌کننده با کارایی بالا در آشکارسازهای فلورسانس برای اهداف مختلف استفاده شده است. برخلاف خاموش‌کننده‌های قبلی که به صورت کووالانسی روی DNAzymes برچسب گذاری شده بودند، اکسید گرافن به عنوان یک خاموش‌کننده بدون برچسب عمل می‌کند و از روش پرهزینه برچسب زدن کوئنچر دوگانه اجتناب می‌کند.

حال محققان نانوسیستمی DNAzyme/GO منحصر به فرد را برای اندازه‌گیری خاص و دقیق یون اورانیل در آب ارائه کرده‌اند. این نانوسیستم به طور موثر به عنوان یک سیستم نمونه اولیه برای شناسایی یون اورانیل در نمونه‌های آب محیطی مورد استفاده قرار گرفت. نانوسیستم توسعه‌یافته از نظر عملکرد با حسگرهای فلورسانس مبتنی بر DNAzyme قبلی برای یون اورانیل تفاوت چشمگیری دارد. نانوسیستم فلورسنت ارائه شده ممکن است برای تشخیص یون اورانیل در محدوده دینامیکی گسترده با محدوده غلظت ۲۵ pM به دلیل ویژگی قوی DNAzyme نسبت به یون اورانیل، دقت بالای روش فلورسنت و قابلیت خاموش کردن برتر GO مورد استفاده قرار گیرد.