✅ رصد بی‌سابقه تعامل نانوساختارهای DNA با غشای لیپیدی برای نخستین‌بار
🔬 گامی نو در توسعه سلول‌های مصنوعی، حسگرهای زیستی و دارورسانی هدفمند
پژوهشگران مؤسسه علوم توکیو برای نخستین‌بار موفق به مشاهده دقیق نحوه تعامل نانوساختارهای DNA با غشای لیپیدی سلول شدند. این پیشرفت علمی که با استفاده از فناوری QCM-D حاصل شده، می‌تواند زمینه‌ساز توسعه نسل جدیدی از سلول‌های مصنوعی، نانوحسگرهای هوشمند و سامانه‌های هدفمند رسانش دارو شود.
به گزارش ایرنا به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این پژوهش در تاریخ ۲۶ فروردین ۱۴۰۴ (۱۵ آوریل ۲۰۲۵) در نشریه Nanoscale منتشر شد و نتایج آن از اهمیت بالایی برای حوزه نانوبیوتکنولوژی برخوردار است.
📌 چرا تعامل DNA و غشای لیپیدی اهمیت دارد؟
غشاهای لیپیدی، لایه‌هایی انعطاف‌پذیر هستند که سلول‌ها را احاطه می‌کنند و نقش کلیدی در انتقال مواد، سیگنال‌دهی و محافظت از سلول دارند. در سال‌های اخیر، نانوساختارهای DNA با قابلیت مهندسی بالا، به‌عنوان ابزارهای نوین برای تعامل با این غشاها مورد توجه قرار گرفته‌اند.
این نانوساختارها با افزودن گروه‌های آب‌گریزی مثل کلسترول، می‌توانند به درون غشای لیپیدی لنگر بیندازند و عملکردهای جدیدی مانند رسانش دارو، انتقال سیگنال یا ساخت سلول‌های مصنوعی را ممکن کنند.
🔍 استفاده از فناوری QCM-D برای نخستین‌بار
در این پژوهش، تیمی به سرپرستی توموهیرو هایاشی و با همکاری زوگویی پنگ و پروفسور تورو یاگی، برای نخستین‌بار از فناوری QCM-D (میکروترازو با پایش اتلاف انرژی) برای بررسی دقیق رفتار نانوساختارهای DNA در مجاورت غشای لیپیدی استفاده کردند.
فناوری QCM-D قادر است با دقت بالا، تغییرات جرم و خواص ویسکوالاستیک لایه‌های مولکولی را روی سطح شناسایی کند؛ ویژگی‌ای که روش‌های نوری رایج فاقد آن هستند.
🧬 مقایسه دو نوع نانوحفره DNA با لنگرهای متفاوت
در این مطالعه، رفتار دو نوع نانوحفره DNA (DNP) بررسی شد:
-
DNP-۱C با یک گروه کلسترول
-
DNP-۳C با سه گروه کلسترول
نتایج نشان داد هر دو نوع به‌سرعت به غشاهای مدل متصل می‌شوند، اما رفتار بلندمدت آن‌ها متفاوت است. DNP-۱C لایه‌ای نرم و پایدار تشکیل داد، در حالی که DNP-۳C به مرور زمان سخت‌تر شد و به‌تدریج وارد لایه لیپیدی شد.
⏳ فرایند ادغام تدریجی و نقش کلسترول
ادغام نانوحفره DNP-۳C با غشای لیپیدی بیش از ۱۰ ساعت به طول انجامید. پژوهشگران معتقدند که تعامل کلسترول‌های آزاد با نانوحفره‌های معلق در محیط، باعث ایجاد خوشه‌هایی شده که به تسهیل ادغام DNA در غشا کمک می‌کند.
این یافته می‌تواند در طراحی ساختارهایی که به‌آرامی درون غشا وارد می‌شوند، برای دارورسانی پایدار یا ساخت ابزارهای زیستی هوشمند کاربرد داشته باشد.
🧪 نقش بستر پشتیبان غشا در رفتار DNA
از دیگر نکات کلیدی تحقیق، بررسی تأثیر نوع بستر پشتیبان غشا بود. نتایج نشان داد:
-
غشاهای قرار گرفته روی بستر پوشیده از پلی‌اتیلن‌گلایکول (PEG)، ادغام سریع‌تری از DNP-۳C نشان دادند.
-
اما سطوح سیلیکون‌اکسید (SiO₂) با بار منفی، مانع نفوذ نانوحفره‌ها به غشا شدند.
این موضوع نشان می‌دهد که نه‌تنها ویژگی‌های نانوساختار DNA، بلکه ترکیب بستر نیز تأثیر مستقیمی در رفتار غشایی دارد.
💡 گامی مهم برای زیست‌فناوری‌های آینده
توموهیرو هایاشی می‌گوید: «این اولین استفاده از QCM-D برای بررسی رفتار نانوساختارهای DNA بر بستر غشای لیپیدی است. با این رویکرد می‌توان تعاملات پیچیده بین مولکول‌های زیستی و نانوساختارها را در مقیاس بالا درک کرد.»
به گفته این محقق ژاپنی، نتایج به‌دست‌آمده می‌تواند بنیانی برای طراحی سیستم‌های نوین زیست‌فناورانه باشد که در آینده کاربردهای متعددی خواهند داشت.
🧠 کاربردهای احتمالی این پژوهش
بر اساس یافته‌های این مطالعه، مهم‌ترین کاربردهای آینده نانوساختارهای DNA و تعامل آن‌ها با غشای لیپیدی عبارتند از:
-
ساخت سلول‌های مصنوعی هوشمند با عملکردهای تنظیم‌شده زیستی
-
تولید حسگرهای زیستی نانومقیاس برای تشخیص لحظه‌ای بیماری‌ها
-
طراحی ناقل‌های دارویی هدفمند با نفوذ کنترل‌شده به سلول‌های خاص
📅 نتیجه‌گیری
این دستاورد علمی نه‌تنها درک ما از برهم‌کنش‌های مولکولی بین DNA و غشای لیپیدی را افزایش داده، بلکه افق‌های نوینی را در حوزه نانوزیست‌فناوری گشوده است. با چنین پیشرفت‌هایی، دنیای زیست‌پزشکی به‌سمت درمان‌های هوشمند و ابزارهای تشخیص لحظه‌ای گام برمی‌دارد؛ تحولاتی که می‌تواند آینده پزشکی را دگرگون سازد.
