كيف يمكن استخدام الجرافين للكشف عن علامات المرض ALS ​​من السائل النخاعي.

استخدام الجرافين للكشف عن المرض ، والأمراض العصبية التنكسية الأخرى

إن عجائب الجرافين عديدة - يمكنها تمكين المكونات الإلكترونية المرنة ، وتعزيز سعة الخلايا الشمسية ، وتصفية أجود الجزيئات دون الذرية ، وإحداث ثورة في البطاريات. الآن ، قد يتم استخدام "المادة الفائقة" في يوم من الأيام لاختبار التصلب الجانبي الضموري أو ALS - وهو مرض تدميري تدريجي ، يتم تشخيصه في الغالب عن طريق استبعاد اضطرابات أخرى ، وفقًا لبحث جديد من جامعة إلينوي في شيكاغو نُشر في ACS المواد التطبيقية واجهات .عندما تمت إضافة السائل النخاعي من المرضى الذين يعانون من ALS إلى الجرافين ، أنتجت تغييراً مميزاً ومختلفاً في الخصائص الاهتزازية للجرافين بالمقارنة مع إضافة السائل من مريض مصاب بمرض التصلب المتعدد أو عندما أضيف السائل من مريض دون مرض تنكس عصبي إلى الجرافين. هذه التغيرات المميزة تنبأت بدقة بنوع المريض الذي يأتي منه السائل - واحد مع ALS أو MS أو لا يوجد أي مرض تنكس عصبي.

الجرافين مادة سماوية أحادية الذرة تتكون من الكربون. يرتبط كل ذرة كربون بذرات الكربون المجاورة من خلال الروابط الكيميائية. وتنتج مرونة هذه الروابط اهتزازات رنينية ، تعرف أيضًا باسم الفونونات ، والتي يمكن قياسها بدقة شديدة. عندما يتفاعل الجزيء مع الجرافين ، فإنه يغير هذه الاهتزازات الرنانة بطريقة محددة وقابلة للقياس.

يقول فيكاس بيري ، الأستاذ المشارك ورئيس الهندسة الكيميائية في كلية UIC: "الجرافين هو ذرة واحدة فقط ، لذا فإن الجزيء الموجود على سطحه ضخم جدًا ويمكن أن يحدث تغيرًا محددًا في طاقة الفايون في الجرافين ، والتي يمكننا قياسها". الهندسة ومؤلف على الورق. وتعتمد التغيرات في خصائص الجرافين الاهتزازية على الخصائص الإلكترونية الفريدة للجزيء المضاف ، المعروف باسم "عزم ثنائي القطب".

"يمكننا تحديد العزم ثنائي القطب للجزيء المضاف إلى الجرافين عن طريق قياس التغيرات في طاقة phonon الجرافينية التي يسببها الجزيء" ، وأوضح بيري.

استخدم بيري وزملاؤه الجرافين لتحديد ما إذا كان السائل الدماغي الشوكي من مريض مصاب بمرض تصلب العضلات الجانبى أو التصلب المتعدد - وهما اضطرابتان عصبيتان تقدميتان - أو من شخص لا يعاني من مرض تنكس عصبي. بما أنه لا يوجد اختبار نهائي لـ ALS ، فإن الاختبار التشخيصي الموضوعي سيساعد المرضى على البدء في تلقي العلاج في وقت مبكر لإبطاء المرض.

تم الحصول على السائل الدماغي الشوكي من مركز الموارد البشرية للمخ ومصنع السائل الفقري ، والذي يقوم بنقل السوائل والأنسجة من الأفراد المتوفين. بيري ، الدكتور أنكيت ميهتا ، أستاذ مساعد في جراحة المخ والأعصاب ومدير علم الأورام الفقري في كلية الطب في كلية الطب ، واختبارهم قاموا باختبار السائل الدماغي الشوكي من سبعة أشخاص دون مرض تنكس عصبي. من 13 شخصا مع ALS. من ثلاثة أشخاص مصابين بالتصلب المتعدد ومن ثلاثة أشخاص مصابين بمرض عصبي غير معروف.

وقال بيري "رأينا تغييرات فريدة ومتميزة في طاقات الفونون التي تعتمد على الجرافين اعتمادا على ما إذا كان السائل من شخص مصاب بمرض تصلب العضلات الجانبى أو مرض التصلب المتعدد أو شخص لا يعاني من أمراض تنكسية عصبية." "كنا قادرين أيضًا على تحديد ما إذا كان السائل من شخص فوق سن 55 أو أقل من 55 عندما اختبرنا السائل الدماغي الشوكي من مرضى ALS. نعتقد أن الفرق الذي نراه بين المرضى الأصغر سنا والأصغر سنا مدفوعة بالتوقيعات الكيميائية الحيوية الفريدة التي نختارها يصل هذا الارتباط إلى الـ ALS الموروثة ، والذي عادة ما ينتج عنه الأعراض قبل سن 55 ، وما يعرف بـ ALS المتقطع الذي يحدث لاحقًا في الحياة. "

يعتقد بيري أن الجرافين يلتقط البيوسيناتريتس الفريدة - مزيج من البروتينات ، والجزيئات الحيوية الأخرى - الموجودة في السائل النخاعي للأفراد المصابين بأمراض مختلفة.

وقال بيري: "تمت دراسة الخواص الإلكترونية للجرافين على نطاق واسع ، ولكننا بدأنا حديثًا فقط في فحص خصائصها الصوتية كوسيلة لاكتشاف الأمراض". "وتبين أن الجرافين هو كاشف شديد التنوع ودقيق للبيولوجيات من الأمراض الموجودة في كل من السائل النخاعي والخلايا الكاملة".