۵مزیت پژوهش یک دانشجوی ایرانی
زهرا ایزدی، فارغ‌التحصیل مقطع دکتری صنایع غذایی از دانشگاه صنعتی اصفهان است و تاکنون طرح‌های مختلف پژوهشی را در زمینه نیازهای صنعتی ارائه داده که بسیاری از آنها به‌عنوان طرح‌های منتخب شناخته شده‌اند. او درحال حاضر هم استادیار و عضو هیات‌علمی دانشگاه شهرکرد است. ایزدی همزمان با اتمام دوره کارشناسی‌ارشد، با صنعت هم ارتباط تنگاتنگی داشت و همین باعث شد تا متوجه وجود آلودگی‌های میکروبی در موادغذایی تولیدشده در صنایع ازجمله تولید غلات، گوشت، شیرخشک شود. او می‌گوید: «شناسایی آلودگی‌های میکروبی معمولا در کارخانه‌های صنعتی تولیدکننده موادغذایی زمانبر است و این طولانی بودن زمان تشخیص باعث تاخیر در تولید و پایین آمدن سرعت تولید می‌شود. معمولا کشت‌های میکروبی برای تست‌های تاییدی هفت روز زمان لازم دارد که این مدت می‌تواند روند تولید را دچار اختلال کند. اما ما برای کوتاه‌کردن زمان کشت میکروبی، بیوسنسورهایی را تولید کرده‌ایم که کم‌هزینه بوده و برخلاف کشت‌های میکروبی، نیاز به نیروی متخصص ندارند و هر فردی با داشتن این سنسورها می‌تواند تشخیص میکروبی را انجام دهد. از دیگر مزیت‌های این بیوسنسورها می‌توان به سرعت بالای تشخیص اشاره کرد، به‌طوری که در مقایسه با هفت‌روزه بودن کشت‌های تشخیصی میکروبی، این سنسورها تنها در 25دقیقه می‌توانند نتیجه را مشخص کنند.»
استفاده از بیوسنسورها مزیت‌های دیگری هم دارد. محیط کشت، فقط سلول‌های زنده باکتری را نشان می‌دهد و باعث می‌شود محققان آنها را نادیده گرفته و شمارش نکنند. درواقع، در روش‌های کشت میکروبی، گاهی سلول‌های آسیب‌دیده باکتری که در محیط کشت قابلیت رشد ندارند، مرده تلقی می‌شوند و به همین دلیل در کشت میکروبی به حساب نمی‌آیند؛ اما وقتی وارد بدن انسان می‌شوند، خودشان را بازیابی کرده و اثرات مضری به‌جا می‌گذارند.
اما به گفته ایزدی «با استفاده از این بیوسنسور، ما می‌توانیم حتی سلول‌های آسیب‌دیده را با دقت بسیار بالایی شناسایی کنیم و این سنسورها حتی قادرند حضور یک باکتری را هم شناسایی کنند. اما در زمینه کشت میکروبی، وجود باکتری‌ها به صورت احتمالی ذکر می‌شود؛ به‌عنوان مثال با احتمال وجود کمتر از 100 باکتری یا کمتر از 10 باکتری اعلام می‌شود و مشخص نیست دقیقا چه تعداد باکتری وجود دارند. اما در این سنسور، تعداد دقیق کلونی باکتری‌ها مشخص می‌شود.»
عملکرد سنسور
این سنسور در قالب پروژه مقطع دکتری و با همکاری مرحوم دکتر شیخ‌زین‌الدین به‌عنوان معاون علمی فناوری و معاون تجاری‌سازی و استاد‌راهنما، دکتر سلیمانیان‌زاد و مشاوره دکتر انصافی در دانشگاه صنعتی اصفهان تولید شده است. این سنسور با دستگاه الکتروشیمیایی تولید شده و از آن به‌منظور چگونگی مستقرکردن DNA باکتری استفاده می‌کنند و همچنین از آن کمک می‌گیرند تا بتوانند سطح را آنقدر گسترش دهند که تعداد DNA بیشتری روی سطح تثبیت شود. ایزادی ادامه می‌دهد: «بعد از ساخت سنسور، یک شرکت طراحی در تهران، تراشه‌ها را با روش لیتوگرافی، تولید کرد. بعد از تولید تراشه‌ها و با تغییرات مقاومت و جریان متوجه وجود آلودگی در موادغذایی می‌شویم. برای استفاده از این بیوسنسورها، سنسورها باید در داخل محلولی از موادغذایی قرار گیرند تا بتوانند آلودگی احتمالی را نشان دهند. سنسور تولید شده تک‌بعدی نیست و در بسیاری از موادغذایی ازقبیل شیرخشک، گوشت، غلات، غذاهای کودک، غذاهای آماده و حتی برای کفایت فرآیند شست‌وشو در کارخانه‌ها هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
باکتری موسوم به «باسیلوس سرئوس» با تجمع روی سطوح و تجهیزات کارخانه‌ها می‌تواند باعث ایجاد بایوفیلم (غشای زیستی) شود که شست‌وشوی سطوح و تجهیزات را دشوار کرده و باعث می‌شود این آلودگی همیشه در خط تولید وجود داشته باشد و از این طریق می‌توان موثر بودن فرآیند شست‌وشو را نیز در کارخانه‌ها مورد ارزیابی قرار داد.» برای این کار، آب شست‌وشوی سطوح و تجهیزات با سنسور مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و سنسور را در این آب تست می‌کنند. به‌طور کلی، این بیوسنسور باید در محلول مورد آزمایش قرار گیرد تا بتواند میزان آلودگی‌های میکروبی را به خوبی و با دقت بالا شناسایی کند؛ به‌عنوان مثال، برای ارزیابی آلودگی میکروبی یک غذای گوشتی، گوشت باید همگن شود به‌طوری که از عصاره به دست آمده از آن برای تست با بیوسنسورها استفاده می‌شود.
در ساخت تراشه‌های این سنسور از نانوذرات طلا استفاده شده است. بهره‌گیری از نانوذرات طلا در این سنسور، سطح گرافیتی (کربنی) را گسترده‌تر کرده و امکان استفاده از DNA بیشتر را روی سطح ایجاد می‌کند. کشت DNAها روی همین سطوح گرافیتی انجام شده و امکان تست میکروبی را توسط بیوسنسورها فراهم می‌کند. معمولا برای شناسایی این باکتری از دستگاه مخصوص و گرانقیمتی به نام «real time pcr» استفاده می‌شود که تست آن حدود سه ساعت به طول می‌انجامد. دقت بیوسنسورهای تولیدشده دقیقا با همین دستگاه برابری می‌کند. حد تشخیص این سنسورها هم 10 به توان منفی 12 مولار و حضور یک باکتری است. این بیوسنسورها برای اولین‌بار در دنیا تولید می‌شوند و تاکنون هیچ نمونه مشابه خارجی وجود نداشته است. درحال حاضر، این سنسور تحت‌عنوان «زیست‌حسگر الکتروشیمیایی مبتنی‌بر DNA به‌منظور تشخیص آلودگی باسیلوس سرئوس و ارزیابی آن در موادغذایی» به ثبت رسیده و مراحل تجاری‌سازی آن در حال انجام است.
اثرات سوء آلودگی‌های میکروبی
باکتری‌های «باسیلوس سرئوس» به‌عنوان یکی از معروف‌ترین میکروب‌های غذایی است که بعضی گونه‌های آن برای انسان مضر بوده و موجب بروز مسمومیت‌های غذایی در آنها می‌شود. این باکتری‌ها دو نوع توکسین یا سم دارند که توکسین‌های اسهال‌زا و تهوع‌زا هستند و باعث بروز عارضه اسهال و تهوع در نوزادان و افراد بزرگسال می‌شوند. مسمومیت ناشی از آن هم معمولا علائم خود را با این دو حالت نشان می‌دهد.
* نویسنده : ندا اظهری ر وزنامه‌نگار
مطالب پیشنهادی
