مقدمه‌ای بر نقاط کوانتومی در فلوسایتومتری
توانایی شناسایی و تجزیه و تحلیل دقیق سلول‌ها و همچنین ویژگی‌های آنها، بخش کلیدی تحقیقات پزشکی و علوم زیستی است. یکی از تکنیک‌هایی که اغلب در آزمایشگاه‌های سراسر جهان استفاده می‌شود فلوسایتومتری است. همانطور که فلوسایتومتری مفید است، هنوز با چندین محدودیت همراه است. برای این منظور، این مقاله نحوه استفاده از نقاط کوانتومی (QDs) را برای بهبود حساسیت فلوسایتومتری نشان خواهد داد.
فلوسایتومتری چیست؟
فلوسایتومتری یک تکنیک تحلیلی است که ویژگی‌های سلول‌ها را در یک جمعیت شناسایی و اندازه گیری می‌کند. این تکنیک برای تجزیه و تحلیل و ارائه داده‌ها در مورد خواص شیمیایی و فیزیکی این سلول‌ها استفاده می‌شود. فلوسایتومترها می‌توانند هزاران سلول را به صورت جداگانه و با سرعت بالا در دقیقه اندازه گیری کنند.
برای انجام این کار، سلول‌های نمونه از از دستگاه در یک مایع عبور داده می‌شود. سپس سلول‌ها با استفاده از لیزر شناسایی و مشخص می‌شوند. فلوسایتومتر دارای پنج بخش است که شامل جریان سلول، سیستم اندازه گیری، آشکارساز، سیستم تقویت و کامپیوتری است که سیگنال‌های تولید شده را تجزیه و تحلیل می‌کند.
فلوسایتومترها مانند میکروسکوپ هستند. این سیستم‌ها به جای ارائه تصویر، کمیت خودکار پارامترهای نوری مشخص را به صورت سلول به سلول ارائه می‌کنند. فلوسایتومترهای مدرن ابزارهای بسیار پیچیده ای با لیزرهای متعدد و آشکارسازهای فلورسانس هستند.
فلوسایتومتری برای اندازه گیری پارامترهای بسیاری از جمله آپوپتوز، زنده ماندن سلول، فعالیت آنزیمی، آنتی‌ژن‌های هسته‌ای، انفجار اکسیداتیو و میزان کل اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) یا اسید ریبونوکلئیک (RNA) سلول‌ها استفاده می‌شود. طیف گسترده‌ای از فلوروفورها اغلب در فلوسایتومتری استفاده می‌شود که توسط لیزر برانگیخته می‌شوند. سپس فلورسانس اندازه‌گیری، ضبط و تجزیه و تحلیل می‌شود تا داده‌های قابل اندازه‌گیری به کاربر ارائه شود.
QD چیست؟
QD ها یا نقاط کوانتومی ذراتی با خواصی هستند که بین نیمه هادی‌های حجیم و مولکول‌ها یا اتم‌ها قرار دارند. به طور معمول، QDها در اندازه چند نانومتر هستند. با این حال، خواص ذرات بزرگتر آنها به دلیل اصول مکانیک کوانتومی متفاوت است.
- نیمه هادی های حجیم با انرژی شکاف نواری وابسته به ترکیب مشخص می شوند، که حداقل انرژی مورد نیاز برای برانگیختن یک الکترون از نوار انرژی ظرفیتی حالت پایه به باند انرژی هدایت خالی است
هنگامی که QDها توسط نور ماوراء بنفش (UV) روشن می‌شوند، الکترون‌های آنها برانگیخته می‌شوند و در نتیجه منجر به انتشار نور می‌شوند. رنگ نور تولید شده به اختلاف انرژی بین نوارهای رسانایی و ظرفیت بستگی دارد.
QDها یک موضوع اصلی در فناوری نانو هستند. برای این منظور، QDها برای طیف وسیعی از کاربردها در زیست شناسی، سلول‌های خورشیدی، دیودهای ساطع کننده نور، دستگاه‌های آشکارساز نور، و به طور فزاینده‌ای، فلوسایتومتری مورد استفاده قرار گرفته اند.
استفاده از QDs در فلوسایتومتری
QDهای مورد استفاده در کاربردهای بیولوژیکی از سه قسمت مختلف تشکیل شده‌اند. اینها شامل هسته‌ای است که معمولاً سلنید کادمیوم است که با یک پوسته بیرونی نیمه هادی مانند سولفید روی پوشانده شده است. اندازه هسته QD ها از 3 تا 10 نانومتر (nm) متغیر است. قابل توجه است که انتشار فلورسانس QD با اندازه پوسته تعریف می‌شود. لایه سوم QD یک پلیمر محلول است که گروه‌های عاملی خاصی مانند ترکیبات شیمیایی و پروتئین‌ها را نیز در خود جای داده است.
در مجموع، این گروه‌های عملکردی به QDها اجازه می‌دهند که به طور خاص به سلول یا ذره هدف متصل شوند. یک مسئله رایج مرتبط با رنگ‌های فلورسنت سنتی، وضوح محدود فلوروفورهای شناسایی شده است. فلورسانس پس زمینه و درجات بالای اتوفلورسانس می‌تواند با سیگنال تداخل ایجاد کند. QD ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود راه حلی برای این موضوع ارائه می‌دهند. تشخیص نوری چند رنگ با استفاده از QDها نیز امکان پذیر است. علاوه بر این، اندازه کوچک این ذرات نیز آنها را برای تعلیق در محلول ایده آل می‌کند.
مزایای QDها
استفاده از QDs در فلوسایتومتری مزایای زیادی دارد که برخی از آنها عبارتند از:
- توانایی های مالتی پلکس بهبود یافته
- پایداری نوری پیشرفته
- کاهش تداخل بین کانالی
- درجات بالای روشنایی
- سازگاری پیشرفته
- تنظیم پذیری پیشرفته
معایب
علاوه بر خواص مفید، QDها با محدودیت‌های خاصی نیز همراه هستند. اینها شامل اندازه بزرگ آنها است که می‌تواند انتشار آنها را در غشاها محدود کند. QDها همچنین می‌توانند به طور بالقوه سمی باشند. به همین علت QDهای بدون فلزات سنگین و کادمیوم برای جلوگیری از این مشکل در دسترس هستند.
پایداری نور QDها نیز می‌تواند محدود کننده باشد، به ویژه زمانی که صحبت از آزمایش‌هایی می‌شود که در آن رنگ‌ها باید در نقاط خاصی ناپدید شوند. QD ها همچنین می‌توانند زوال عملکرد را تجربه کنند. اما این مشکل را می‌توان با سیستم های تشخیص حساسیت بهبود یافته رفع کرد.
نتیجه
ادغام QDها در آزمایش‌های فلوسایتومتری به طور قابل توجهی در چند سال گذشته افزایش یافته است. خواص منحصربه‌فرد آنها به QDها اجازه می‌دهد در مقایسه با رنگ‌های فلورسنت سنتی، چندین مزیت را ایجاد کنند. آینده فلوسایتومتری و QD ها بدون شک با توسعه هر دو فناوری در دهه های آینده بیشتر در هم تنیده خواهند شد.
همچنین بخوانید:
- کاربردهای فلوسایتومتری در اقیانوس شناسی
- گرفتن سلول‌های لوسمی در گردش برای بررسی توسط فلوسایتومتری
- کاربردهای فلوسایتومتری در علوم دامپزشکی
- فلوسایتومتری چند رنگ چیست؟
- ایمونوفنوتایپینگ در فلوسایتومتری
- دوره مهارت آموزی فلوسایتومتری
