شام تايمز الصحي صحتك بالدنيا
مقالات مشابهة
وقد تم ذلك وذكرت أن 30٪ من سكان العالم يعانون من خلل الحديد. يمكن أن تحدث العديد من الأمراض مثل فقر الدم وداء ترسب الأصبغة الدموية ومرض باركنسون والسرطان ومرض الزهايمر بسبب عدم توازن الحديد المزمن، أي إما أن تركيز الحديد في الدم مرتفع جدًا أو منخفض جدًا.
يمكن أن يؤدي الاكتشاف المبكر والمراقبة المتكررة لمستويات الحديد إلى إنقاذ المرضى من الاضطرابات الدائمة، مثل ضعف النمو لدى الأطفال. تتناول هذه المقالة تطوير مستشعرات نانوية فائقة الحساسية للكشف عن اختلالات الحديد.
الأمراض الشائعة التي تحدث بسبب اختلال توازن الحديد
يمكن أن يؤدي تركيز الحديد الزائد إلى تسريع عملية الشيخوخة. هذا لأنه يحفز إنتاج أنواع الأكسجين الجذري، المسؤولة عن الإجهاد التأكسدي الضار الذي يؤدي إلى تلف الخلايا، وطفرات الحمض النووي، وبيروكسيد الدهون.
عند استشعار تهديد محتمل في أجسامنا، يتم توفير كمية كافية من الحديد لخلايا الدم الحمراء. يتم تحويل الحديد المتبقي إلى فيريتين وبالتالي لا يتوفر الحديد للغزاة الضارين الذين قد يكونون قد ساهموا في نموهم.
تؤدي هذه الظاهرة إلى انخفاض مؤقت في مستوى الهيموجلوبين. وتجدر الإشارة إلى أن هذه الحالة تحدث فقط عند ظهور عدوى أو التهاب ويتم تصحيحها بمجرد شفاء المريض.
الوظيفة الرئيسية للحديد في الجسم هي نقل الأكسجين في الدم. نقص الحديد هو حالة عندما يحتوي الدم على تركيز منخفض من خلايا الدم الحمراء السليمة. إذا لم يتم اكتشاف هذه الحالة وعلاجها في مرحلة مبكرة، فقد يتطور فقر الدم الناجم عن نقص الحديد (IDA).
أحد الأمراض المرتبطة بجرعة زائدة من الحديد هو داء ترسب الأصبغة الدموية. يعتبر داء ترسب الأصبغة الدموية من الأمراض الوراثية الشائعة. إنها حالة طبية حيث يمتص المرضى تركيزًا عاليًا من الحديد من نظامهم الغذائي.
على مدى فترة من الزمن، يتراكم لدى المرضى تركيز عالٍ من الحديد مما يتسبب في تلف العديد من الأعضاء بما في ذلك الكبد. العديد من الأمراض الأخرى التي يمكن أن تحدث بسبب جرعة زائدة من الحديد هي هشاشة العظام وهشاشة العظام، وتصلب الشرايين ، ومرض الزهايمر وأمراض التنكس العصبي الأخرى ، والساركوبينيا ، ومتلازمة التمثيل الغذائي ، إلخ.
تم تطوير بعض مستشعرات النانو للكشف عن اختلالات الحديد
تقنية مسبار النانو الحيوي الفلوري القائم على الكربون
طوَّر طالب في كلية الهندسة الطبية الحيوية بجامعة سيدني مؤخرًا تقنية جديدة للمسبار النانوي الحيوي تعتمد على الكربون للكشف السريع عن أيونات الحديد الحرة
هذا المجس الحيوي متعدد الأغراض لديه القدرة على مراقبة اضطرابات الحديد بدقة في الخلايا والأنسجة وسوائل الجسم بتركيز دقيق جدًا ، أي 1/1000 من المليمتر. تعد تقنية المسبار النانوي الحيوي الفلورية القائمة على الكربون إجراءً غير جراحي يتضمن الحقن تحت الجلد أو في الوريد.
إن هذا المستشعر يمكن استخدامه لتصوير الأنسجة العميقة ، حيث يمكن للمسبار الصغير تصور هياكل الأنسجة البيولوجية المعقدة والسقالات الاصطناعية.
معظم أساليب الاختبار المتاحة معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً. يمكن أن تعمل هذه التقنية كبديل فعال لأنها فعالة من حيث التكلفة وحساسة للغاية وغير جراحية، وتساعد في الكشف المبكر عن أمراض اضطراب الحديد الخطيرة عند تركيز منخفض جدًا من الخلايا.
اختبر الباحثون تقنيتهم على جلد خنزير، حيث وجدوا أن أداء مسبارهم النانوي كان أكبر بكثير من التقنيات الحالية المتاحة لتصوير الأنسجة العميقة.
تخترق هذه الميكروبات النانوية الأنسجة البيولوجية بسرعة إلى أعماق تصل إلى 280 ميكرومتر ويمكن أن تظل قابلة للاكتشاف حتى على أعماق تصل إلى 3000 ميكرومتر في الأنسجة الاصطناعية.
في الوقت الحاضر، يركز الفريق على اختبار نشاط الميكروبات النانوية في نماذج حيوانية أكبر ويبحث في طرق أخرى لتطبيق المسبار النانوي لتحليل هياكل الأنسجة البيولوجية المعقدة.
علاوة على ذلك، يخطط فريق الباحثين في جامعة سيدني لدمج المسبار النانوي في نظام استشعار “معمل على رقاقة”. سيكون هذا النظام سهل التشغيل وسيتطلب كمية صغيرة من عينات الدم للتقييم الدقيق لاضطرابات أيون الحديديك المحتملة لدى المريض.
وبالتالي، فإن تطوير أداة فحص الدم التشخيصية المحمولة هذه يمكن أن يسمح للأطباء بمراقبة صحة مرضاهم عن بعد.
مستشعر حيوي قائم على الجرافين
قام الباحثون ببناء ترانزستور ذو تأثير ميداني قائم على الجرافين (GFET) باستخدام أحادي الطبقة من الجرافين كقناة موصلة للكشف المبكر عن نقص الحديد. يتم تنشيط هذه القناة باستخدام الأجسام المضادة للفيريتين لاحتجاز مستضد بروتين الفيريتين بشكل انتقائي.
هذه التكنولوجيا سريعة ومباشرة وغير مكلفة.
بالإضافة إلى امتلاك الجرافين العديد من الخصائص الفريدة، من السهل أيضًا تركيبه. أنها غير مكلفة ومتوفرة تجاريا على نطاق واسع. يتم اكتشاف الحديد بدقة أكبر من خلال تقييم مجموعة المؤشرات مثل الفيريتين.
يُعرف الفيريتين بالبروتين المتفاعل في المرحلة الحادة ، والذي يرتفع تركيزه في حالة وجود عدوى أو التهاب. وبالتالي ، يعتبر الفيريتين جزيئًا رئيسيًا لتخزين الحديد ويستخدم على نطاق واسع كمؤشر لحالة الحديد.
جهاز استشعار النانو الكهروكيميائي لاكتشاف الهيموزوين
الملاريا مرض معقد ومعدٍ وأمراض دموية تسببه المتصورة المتصورة. وهو طفيلي وحيد الخلية. تكون دورة حياة هذا الطفيل جزئيًا في البشر وجزئيًا في بعوض الأنوفيليس. يعتمد نموها ومساراتها الأيضية الأنزيمية على الحديد.
عندما يصاب البشر بهذا الطفيل ، فإنهم يحللون الهيموجلوبين. ينتج عن هذا إطلاق الهيم الحر أو بروتوبرفيرين الحديد IX (FePPIX) جنبًا إلى جنب مع الأكسجين. لأن الهيم الحر سام للطفيلي ، فإنه يحول أنواع الهيم التفاعلي إلى هيموزوين غير سام للطفيلي. وهكذا ، يُعرف الهيموزوين بصبغة الملاريا. إنها علامة مرئية تشبه صبغة الهيماتين المميزة ، والتي تسمى بيتا هيماتين والتي تعمل أيضًا كعلامة حيوية لتشخيص الملاريا.
طور العلماء مستشعرات نانوية كهروكيميائية باستخدام جزيئات أكسيد المعادن النانوية التي يتم دعمها على قطب كهربائي ذهبي. يمتلك مستشعر النانو هذا القدرة على اكتشاف وتحديد كمية بيتا هيماتين.
تعد هذه المستشعرات النانوية المذكورة أعلاه بأن تكون أدوات فعالة للكشف عن التحليلات ذات الأهمية في التشخيص الطبي نظرًا لحساسيتها العالية وانتقائها ، ووقت الاستجابة السريع ، والتكلفة المنخفضة.
