التصوير بالأشعة السينية لضمان الجودة

طور باحثون من الجامعة التقنية في الدنمارك طريقة جديدة تستخدم الأشعة السينية للتوصيف السريع للمواد الموجودة داخل مسحوق غير محدد.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
طور باحثون من الجامعة التقنية في الدنمارك طريقة جديدة تستخدم الأشعة السينية للتوصيف السريع للمواد الموجودة داخل مسحوق غير محدد. تتمتع الطريقة الجديدة بالقدرة على تحديد الجزيئات البيولوجية المعقدة مثل البروتينات. وبالتالي، فإن الطريقة لديها إمكانات كبيرة سواء في مجال إنتاج الغذاء أو في صناعة الأدوية، حيث يمكن أن توفر فرصًا جديدة لضمان جودة الأدوية المعتمدة على البروتين، على سبيل المثال.

نادرًا ما يكفي قراءة بيان محتوى مكونات المنتج لمعرفة بالضبط ما هي جميع مكونات المنتج. في الواقع، للحصول على صورة دقيقة، يجب أن تكون كيميائيًا محترفًا أو لديك رؤية بالأشعة السينية توضح لك التركيب الجزيئي للمواد المختلفة الموجودة داخل المنتج. تمكن الباحث كريستيان غروندال فرانكاير من الجامعة التقنية في الدنمارك (DTU)، وهو مهندس كيميائي، من تطوير طريقة تسمح له باستخدام الأشعة السينية للنظر بعمق في العينات البيولوجية.

تسمى هذه الطريقة "حيود المسحوق" وتتضمن تعريض العينة لحزمة قوية من الأشعة السينية. بمجرد أن يضرب الشعاع العينة، فإنه يتبعثر (ينكسر) بنفس الطريقة التي ينثر بها الضوء عندما يضرب كرة الديسكو. تنتج هذه الظاهرة نمطًا متناثرًا يعكس البنية الداخلية للمادة. كل مادة على حدة لها نمطها الفريد - نوع من "البصمة" - يمكنك من خلاله التعرف بسهولة على المادة المعطاة من خلال مقارنة النمط بقاعدة بيانات معروفة.

اليوم، تُستخدم طريقة حيود المسحوق للتعرف على المواد البسيطة مثل السكريات والأملاح والمعادن، لكن فكرة استخدام هذه الطريقة لتوصيف الجزيئات البيولوجية المعقدة مثل البروتينات هي فكرة مبتكرة حقًا. ولهذا السبب، تتمتع الطريقة الجديدة بإمكانيات كبيرة في مجال إنتاج الغذاء وفي صناعة الأدوية، حيث يمكن أن توفر فرصًا جديدة لضمان جودة الأدوية المعتمدة على البروتين، على سبيل المثال.

"لقد اختبرت أنواعًا مختلفة من مركبات أغذية الأطفال ومساحيق البروتين والمنظفات. ومن خلال أخذ عينة صغيرة من مساحيق هذه المواد وتعريضها للأشعة السينية، تمكنت من تحديد المواد الموجودة في المسحوق، وكذلك ما هي تركيزاتها، خلال عشر دقائق. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يوفر التحليل أيضًا معلومات تتعلق بطريقة إنتاج المادة"، كما يقول الباحث. لذلك، تعتبر هذه الطريقة مثالية لضمان جودة المنتجات الجديدة التي تدخل السوق.

البروتينات هي جزيئات كبيرة ذات هياكل معقدة ثلاثية الأبعاد. وقد يؤدي شكل البروتين - أو بنيته البلورية - إلى تغيير خصائصه بشكل كبير. يمكن أن يكون لبروتين مثل الأنسولين العديد من الأشكال البلورية، وقد يؤثر الشكل المحدد الذي توجد به المادة على خصائصه، مثل قابليته للذوبان أو مستوى نشاطه البيولوجي. وهذا الهيكل بدوره قد يكون له تأثير على كيفية تفاعل البروتين عند دخوله الجسم. لهذا السبب، من المنطقي جدًا اختبار الأشكال البلورية للبروتينات المختلفة، سواء أثناء مرحلة الإنتاج أو مرحلة ضمان الجودة للأدوية المعتمدة على البروتين، ولكن هذا الخيار ببساطة لم يكن موجودًا أو كان غير اقتصادي حتى الآن.

يوضح الباحث الرئيسي: "لقد أثبتنا الآن أنه يمكن استخدام طريقة تجزئة المسحوق لتوصيف المواد البيولوجية مثل البروتينات. النتائج ليست مفصلة مثل الحصول على بنية بلورية واحدة، مما يسمح بفك تشفير البنية العامة للبروتين قيد الدراسة، ولكنها تسمح لنا بتحديد موقع "بصمات الأصابع" التي تميز البروتين وبنيته البلورية بسرعة وسهولة. وهذه معرفة مهمة جدًا عندما تعمل في مجال إنتاج البروتين.

تتمتع هذه الطريقة بإمكانيات كبيرة لإجراء تحسينات في مجموعة متنوعة من المجالات، سواء على مستوى الجودة أو في عمليات الإنتاج في إطار جميع أنظمة الإنتاج التي تتضمن مواد صلبة. إن تطبيق الطريقة الجديدة سيجعل من الممكن إجراء فحص مستمر للتغيرات - أو الاختلافات - في مختلف المواد المستخدمة في عمليات الإنتاج. "الميزة الكبيرة لطريقتنا هي أنه يمكنك أخذ عينات مباشرة من خط الإنتاج. ومن ثم تصبح النتائج بين يديك خلال 15 دقيقة، ويمكنك أن تعرف بالضبط ما هي الحالة البلورية للمادة المنتجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إنتاج حزم الأشعة السينية التي نستخدمها باستخدام معدات مختبرية قياسية،" يشير الباحث الرئيسي.

وكمثال على فعالية هذه الطريقة، لاحظ الباحثون أن التحليل السريع لمسحوق الغسيل الذي تم تطويره للسوق الدنماركية كشف عن مستوى عالٍ من مادة الزيوليت في المنتج، والذي يستخدم لاحتجاز الأملاح الموجودة في الماء العسر الشائع جدًا في المياه. الدنمارك، في حين أن العينة من المغرب لم تحتوي على هذه المادة إطلاقا. وكشف تحليل مسحوق غسيل آخر أن مكون "الأكسجين النشط" كان ببساطة مركب بيركربونات الصوديوم.

أخبار الدراسة