پژوهشی که به تازگی در قالب رساله دکتری هاله الوندي، به راهنمایی دکتر علی حسین رضایانقیه باشی استاد گروه نانوبیوتکنولوژی و بیومیمتیک دانشكده مهندسی علوم زیستی و دکتر حسن حاج‌قاسم دانشیار دانشکده سامانه‌های هوشمند و به مشاوره دکتر فرشته رحيمي دانشیار دانشكده نانوبیوتکنولوژی و بیومیمتیک و دکتر رضا عسكري مقدم دانشیار دانشکده سامانه‌های هوشمند دانشكدگان علوم و فناوري‌هاي ميان رشته‌اي دانشگاه تهران انجام شده است، به طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه انجام آزمایش در محل (POC) برای تشخیص باکتری اشریشیا کلی بر پایه ترانزیستور اثر میدانی (FET) پرداخته است.

باکتری اشریشیا کلی (E. coli) که به عنوان یکی از میکروارگانیسم‌های آلوده‌کننده آب و مواد غذایی شناخته می‌شود، عامل 90% موارد ابتلا به عفونت‌های مجاری ادراری نیز هست. هم‌چنین این باکتری عامل 15% موارد ابتلا به سپسیس بوده و می‌تواند به عنوان عفونت اولیه یا ثانویه در ابتلا و گسترش سپسیس نقش داشته باشد؛ سپسیس به عنوان یکی از کشنده‌ترین و پرهزینه‌ترین بیماری‌ها در جهان شناخته می‌شود که سالانه بیش از 30 میلیون نفر به آن مبتلا می‌شوند. به همین دلیل در لیست‌ پاتوژن‌های اولویت سازمان بهداشت جهانی (WHO) در تشخیص و درمان قرار دارد. آمار بالای ابتلا به این باکتری، علائم بالینی مشابه و زمانبر بودن روش‌های شناسایی آن از جمله چالش‌های تشخیص و درمان باکتری اشریشیا کلی است. در این رساله به منظور تشخیص سریع و دقیق باکتری اشریشیا کلی از ترانزیستور اثر میدانی  استفاده شده و برای افزایش حساسیت آن، ناحیه كانال با سه نوع کامپوزیت برپایه گرافن اکسید اصلاح و در نهایت گیرنده زیستی آپتامر بر روی آن تثبیت شد و برای شناسایی باکتری‌ اشریشیا کلی در نمونه آب رودخانه و سرم خون انسان مورد استفاده قرار گرفت.

بررسی جریان زیست‌حسگر نشان داد اصلاح سطح زیست‌حسگر با کامپوزیت مکسین/گرافن اکسید منجر به هدایت الکتریکی مناسب و پایدار می‌شود. این زیست‌حسگر با عملکردی کاملا انتخابی قابلیت تشخیص باکتری اشریشیا کلی را در مخلوطی از باکتری‌های غیرهدف حتی در غلظت‌های بسیار بالاتر نیز دارد. حد تشخیص این زیست‌حسگر در شناسایی اندوتوکسین و سلول باکتری اشریشیا کلی به ترتیب pg/ml 1 و CFU/ml 3 در بافر PBS بود. هم‌چنين اين زيست‌حسگر اندوتوکسین و اشریشیا کلی را در سرم خون انسان بدون پیش‌ آماده‌سازي به ترتیب با حدتشخيص ng/ml 10 و CFU/ml 30 در 300 ثانیه شناسايي مي‌كند. بررسی‌ها نشان داد پاسخ زیست‌حسگر ترانزیستور اثر میدانی پس از 30 روز پایدار است. از جمله مزایای این زیست‌حسگر می‌توان به نیاز به مقدار کم نمونه، سهولت استفاده (حتی توسط کاربر غیر متخصص)، تشخیص دقیق، سريع و انتخابی اشاره کرد.

درحال حاضر تعداد كيت‌هاي تشخيص سلول باكتريايي به خصوص در ايران بسيار محدود است و در آزمايشگاه‌هاي تشخيص طبي از روش‌هاي بر پایه کشت نمونه برای تشخيص باكتري‌ها استفاده می‌شود که زمانبر بوده و در بسیاری از موارد حساسیت لازم را ندارند. زیست‌حسگر حاضر با تکیه بر روش‌های الکتروشیمیایی امکان تشخیص سلول‌های باکتریایی در غلظت‌های بسیار پایین را فراهم می‌کند. این زیست‌حسگر می‌تواند به صورت دستگاهی پرتابل بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی و کارشناس متخصص، تشخیص سریع باکتری را در بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌های تشخیص طبی، کارخانه‌های مواد غذایی و سازمان آب و فاضلاب امکان‌پذیر کند.

از جمله حامیان مالی این پژوهش که در دانشکده مهندسی علوم زیستی، دانشکدگان علوم و فناوری میان رشته‌ای دانشگاه تهران انجام شده است، می‌توان به بنیاد ملی علم ایران، ستاد نانو و شتابدهنده توسعه فناوری‌های نوین ایرانیان (لیداکس) اشاره کرد. نتايج حاصل از اين پژوهش در مجلات بین‌المللی Talanta و Analytica Chimica Acta Analytical Biochemistry,  به چاپ رسیده است.

• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914024015637
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S000326972500034X
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267025002107
•