طور علماء جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس تقنية جديدة لتنفيذ أكثر من ألف تفاعل كيميائي في وقت واحد على شريحة دقيقة بحجم طابع البريد يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر، مما قد يسرع عملية تحديد المواد التي يمكن استخدامها كأدوية لأمراض مثل السرطان والسرطان. آحرون
ستصبح أنابيب الاختبار والمساحيق وألواح التسخين شيئًا من الماضي في المختبرات الكيميائية قريبًا. فبدلاً من إجراء التجارب في غطاء أبخرة كيميائي، أو على مكتب، يستطيع العلماء ببساطة إدخال شريحة صغيرة في جهاز كمبيوتر وإجراء آلاف التفاعلات الكيميائية على الفور، مما يؤدي إلى تصغير حجم المختبر إلى حجم ظفر الإصبع.
ومن أجل تحقيق هذا الهدف، قام علماء جامعة كاليفورنيا بتطوير تقنية حديثة لإجراء أكثر من ألف تفاعل كيميائي في وقت واحد على شريحة دقيقة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر بحجم طابع بريدي، والتي يمكن أن تسرع عملية تحديد المواد المرشحة. لاستخدامه كعلاج لأمراض مثل السرطان وغيره. ونشرت الدراسة على الإنترنت في مجلة Lab on a Chip.
تعاون فريق من الكيميائيين وعلماء الأحياء والمهندسين من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس لتطوير هذه التكنولوجيا، استنادًا إلى ميكانيكا السوائل الدقيقة - استخدام الأجهزة الأوتوماتيكية المصغرة لمعالجة وتدفق كميات صغيرة من السوائل والمواد الكيميائية، وهي كميات صغيرة جدًا لدرجة أنها ليست كذلك. مرئية للعين البشرية. تم إجراء التفاعلات الكيميائية باستخدام "كيمياء النقر في الموقع"، وهي طريقة شائعة تستخدم لتحديد المركبات الكيميائية المناسبة للاستخدام كأدوية محتملة وقادرة على الارتباط بإحكام مع إنزيمات البروتين لتنشيط أو تثبيط تأثيرها في الخلية، وتم فحصها بواسطة التحليل الطيفي الشامل.
على الرغم من أنه لا يمكن إجراء سوى عدد قليل من التفاعلات الكيميائية على الرقاقة، إلا أن فريق البحث مهد الطريق لاختبار عدد أكبر من التفاعلات، وبالتالي توفير طريقة مبتكرة للفرز السريع لعزلات الشفاء التي ستعمل بكفاءة أكبر على إنزيم بروتين معين. في هذه الدراسة، أعد العلماء شريحة قادرة على إجراء 1024 تفاعلًا كيميائيًا في نفس الوقت، والتي يمكنها، بالاشتراك مع أنظمة الفحص الأخرى، تحديد المثبطات المحتملة لإنزيم الأنهيدراز الكربوني البقري.
تمت آلاف الدورات من العمليات المعقدة، بما في ذلك أخذ العينات الخاضعة للرقابة، والخلط من مجموعة الكواشف والغسيل المستمر للقنوات الدقيقة في الرقاقة - جميعها داخل منشأة الرقائق الدقيقة وتم الانتهاء منها في غضون ساعات قليلة. حاليًا، يقتصر عمل فريق البحث على فحص نتائج التجارب خارج الإنترنت، لكنهم يخططون في المستقبل القريب لميكنة وحوسبة هذا الجانب من الطريقة أيضًا.
"إن جزيء الإنزيم الباهظ الثمن، والمطلوب لتفاعل كيميائي واحد في التجارب المعملية العادية، يمكن الآن تقسيمه إلى مئات من "نسخه" من أجل تنفيذ مئات التفاعلات المختلفة في نفس الوقت، وبالتالي تعزيز ثورة في العمليات المعملية. وقال مؤلف الدراسة، هسيان رونغ تسنغ، أستاذ علم الصيدلة الطبية والجزيئية في الجامعة، "إن استخدام الكواشف والمذيبات وتسريع عملية تحديد المواد المرشحة التي يمكن استخدامها كأدوية".
وخلال التطوير، تغلب الباحثون على عدة تحديات، منها: تقليل كمية المواد الكيميائية المطلوبة لإجراء التفاعلات على الشريحة، وزيادة حساسية النظام، وتسريع فحص نتائج التفاعلات.
"يسمح النظام المتطور للباحثين ليس فقط باختبار المركبات المختلفة بشكل أسرع، ولكن أيضًا باستخدام كميات صغيرة فقط من المواد الأولية والكواشف، وهي حقيقة تؤدي إلى توفير كبير في التكاليف والوقت الذي يقضيه في المختبر، " يلاحظ أحد الباحثين.
تتضمن الخطوات التالية لفريق البحث اختبار استخدام تقنية الرقائق الدقيقة لمسح التفاعلات الأخرى التي توجد فيها المواد الكيميائية والمواد الأولية بكميات محدودة - على سبيل المثال، مجموعة من الإنزيمات البروتينية تسمى الكينازات، والتي تلعب دورًا أساسيًا في تطوير سرطان.
تعليقات 7
ليرون،
ما قلته دائما صحيح في العلم. كل شيء المحدودة.
فيما يتعلق بمعاصرة المادة - لا أعرف. أنا لست كيميائيًا، وحتى لو لم تكن المادة هي الأحدث المتاحة، فهي لا تزال جديدة بالنسبة لي
عامي، السؤال هو ما مدى جدية هذا الأمر وإبداعه حقًا، أتذكر أنني كنت مشتركًا لعدة سنوات في مجلة علمية شعبية شهرية، وفي كل عدد كان هناك الكثير والكثير من الأخبار المشابهة لهذا والعديد من المقالات المختلفة و مقالات عن كل أنواع الاختراعات والابتكارات والتطورات التي بدا كل منها في حد ذاته بمثابة طفرة تكنولوجية. بصراحة، لا أعرف كم من الأشياء التي تم تقديمها في الأعداد المختلفة نضجت بالفعل وتحولت إلى منتج نهائي أو شيء مفيد أو مفيد.
أنا آخذ كل شيء بضمان محدود.
أتفق مع 3 و 4 ولكن أحب مقالاته. نقاط مضيئة مهمة في العلم. طليعة التكنولوجيا ونافذة على عالم الكيمياء المذهل الذي لم أكن لأتعرض له لولا الدكتور نحماني
إنه مثل المقاول، يقوم بالعمل ويغادر 🙂
في الواقع، سيكون من الجيد بالنسبة لك الرد ومحاولة الإجابة على الأقل على بعض الأسئلة المطروحة...
موشيه، لماذا لا ترد على مقالاتك أبدا؟ هل هذا هو الحفاظ على مسافة؟
كن أكثر ودية قليلاً، تحدث إلينا 🙂
وهذه خطوة رائعة أخرى في التسارع الذي نشهده في تطور العلوم.
إنه مثل ربط محرك صاروخي بالاكتشافات الطبية.
من الواضح أن راي كروتزويل على حق وفي النهاية سيكون هناك بالفعل مضاعفة
متوسط العمر المتوقع هو نتيجة حتمية لجميع التطورات المختلفة.
بادئ ذي بدء، سيصل عدد أكبر من الأشخاص إلى سن 90+ مع صفاء ذهن وقدرة وظيفية عالية.
ثم سيتم التحكم في شيخوخة الخلايا نفسها بحيث تقوم بقفزة أخرى.
يا له من وقت رائع للعيش فيه.
يبدو واعدا جدا. يوجد في التهجين الجيني اليوم شرائح تحتوي على عشرات الآلاف من الاختبارات أيضًا - بحجم سنتيمتر مربع واحد. أفترض أن صعوبة التصغير تنبع من عنق الزجاجة، وهو حجم الإنزيم الذي يتفاعل - والذي من الواضح أنه أكبر بكثير من متعدد النوكليوتيدات الذي يصل إلى بضع عشرات من القواعد وأقل بكثير من ذلك.
لم يتم كتابتها هنا، لذا أتساءل كيف تم إنشاء الهوية؟ عندما يرتبط المركب بالإنزيم، هل تتكون مادة فسفورية تشير إلى وجود المادة (وربما كميتها)؟ أم أن الإنزيمات مُصممة وراثيًا لتوفير منتج آخر يمكن اكتشافه؟
واعدة جدا. هناك مستقبل عظيم للمختبرات على الرقائق، وذلك لأن الاستعدادات للاختبارات المختلفة لا تلعب دورًا في تحديد النتيجة النهائية وبسبب التخفيض الكبير إلى حد كبير في تكلفة التفاعلات الأنزيمية القيمة التي تتطلب كميات من الإنزيم. للكشف (الكلمة هربت مني بالعبرية).
من سيعطيني شريحة؟