ساخت نانو زیست‌حسگر الکتروشیمیایی جهت جداسازی و شناسایی اگزوزومهای سرطانی دارای آنتی ژنهای PSMA و CD63 در ادرار به منظور تشخیص سرطان پروستات

سرطان بیماری است که در نتیجه ی تکثیر و رشد غیرطبیعی سلولها ایجاد می شود. سرطان زمانی شروع می شود که سلولها در ژن های کنترل کننده رشد دچار جهش می شوند. در حالت های طبیعی سلول اگر دچار جهش جبران ناپذیر شود، خودش را می کشد ولی اگر نتواند خود را بکشد، این سلولها و یا نسلهای بعدی آنها ممکن است به شکل غیر قابل کنترل شده ای با اطلاعات ژنتیکی غلط تقسیم شوند. سلولهای سرطانی تومور را ایجاد می کنند که منجر به تغییرات متعدد در فرآیندهای بیوشیمیایی و الگوی بیان ژنها و همچنین ایجاد تداخل در تعادل تکثیر و مرگ سلولی میشود. مطالعات نشان داده است که این بیماری دومین عامل مرگ و میر انسانها در جوامع بشری است. علیرغم پیشرفت های فراوان در علم پزشکی مدرن در قرن گذشته، هنوز جنبه های سبب شناسی و بیماری زایی این بیماری ناشناخته مانده است و اغلب درمان قطعی برای آن وجود ندارد. بنابراین توسعه روشهای موثر، زیست سازگار و کم هزینه برای درمان سرطان ضروری میباشد.
حسگرهای زیستی در واقع زیر مجموعه ی حسگرهای شیمیایی محسوب می شوند. حسگر زیستی وسیله‌ای است که در آن یک لایه‌ی فعال زیستی به‌عنوان جزء شناساگر بر روی یک مبدل تثبیت می‌شود. عضو زیستی که در حسگرهای زیستی به عنوان عامل شناسا‌گر شناخته می شود، از گزینش‌پذیری بالایی برای برهمکنش زیستی با آنالیت (ماده مورد تجزیه) و آشکارسازی آن برخوردار است. مبدل فیزیکی، برهمکنش‌های زیستی را به یک اثر قابل اندازه‌گیری مانند سیگنال الکتریکی، نشر نوری یا حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. در این میان حسگرهای الکتروشیمایی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارا هستند در دهه‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان در سراسر دنیا قرار گرفته‌اند. این ساختارها با توجه به قابلیت اندازه‌گیری گونه‌ی هدف در غلظت‌های بسیار ناچیز و همچنین اختصاصی بودن پاسخ‌های به دست آمده، می‌تواند جایگزین مناسبی برای اندازه‌گیری‌های بالینی به منظور بررسی پیدایش سرطان در بدن افراد در مراحل اولیه‌ی بروز این مشکل باشد. از جمله زیست‌حسگرهای الکتروشیمایی که به صورت روز افزون مورد توجه و گسترش قرار گرفته‌اند، زیست‌حسگرهای مبتنی بر تثبیت عوامل بیولوژیک مثل DNA، RNA و آنتی بادی بر روی سطح الکترود را می‌توان ذکر کرد.
حسگرزیستی DNA از تک‌رشته‌ای DNA تثبیت شده بر بستر تشکیل شده‌؛ که برای شناسایی آنالیت که یک گونه مهم زیستی هست به کار می رود. برای تشخیص آنالیت، چندین روش از جمله روشهای مبتنی بر حسگرهای نوری، جرمی و الکتروشیمیایی را می توان به کار گرفت. در میان این روش‌ها، روش‌های الکتروشیمیایی به‌ علت سادگی، قیمت ارزان، انتخاب‌گری بالا و توانایی کوچک‌سازی به‌طور گسترده استفاده شده‌اند. بر این اساس به ‌نظر می‌رسد حسگر‌های زیستی DNA بر پایه‌ی روش‌های الکتروشیمیایی، موارد خوبی برای تشخیص سریع و ارزان‌قیمت بیماری‌های ژنتیک و تشخیص گونه‌های زیستی بیماری‌زا باشند. کارایی حسگرزیستی با عواملی مثل حساسیت، انتخاب‌پذیری، تکرار‌پذیری، پایداری، حد تشخیص و زمان پاسخ بررسی می‌شود. اگر بتوان این فاکتورها را بهبود بخشید، حسگرهای زیستی در مقایسه با بقیه روش‌های تشخیصی ارجحیت پیدا می‌کنند، زیرا نسبت به آنها از قیمت پایین‌تری برخوردارند و امکان ساخت در ابعاد کوچک به خصوص در مورد انواع الکتروشیمیایی آنها وجود دارد و استفاده از آنها راحت‌تر است. در این تحقیق تاثیر نانو‌مواد بر روی کارایی حسگرهای زیستی توسط روش‌های الکتروشیمیایی از قبیل ولتامتری چرخه‌ای و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی خواهد شد.
سرطان پروستات (PCa ) یکی از علل اصلی مرگ و میر ناشی از کارسینوم در مردان است و همچنین شایع ترین سرطان تشخیص داده شده در ۱۱۲ کشور جهان است. بیومارکر آنتی ژن اختصاصی پروستات (PSA ) از سلول‌های اپیتلیال پروستات منشاء می‌گیرد. که از این بیومارکر به طور گسترده در آزمایش سرم برای تشخیص زودهنگام PCa مورد استفاده قرار گرفته است که این امر موجه کاهش مرگ و میر ناشی از سرطان پروستات شده است. اما از طرفی، حساسیت کم و غیر اختصاصی بودن تست PSA نیز منجر به افزایش درمان بیش از حد یا تشخیص نادرست در برخی از موارد شده است. به ویژه، افزایش سطح PSA در سرم می‌تواند با بیماری های غیر بدخیم مانند هیپرپلازی خوش خیم پروستات (BPH ) که معمولاً علائم مشابه PCa را دارد، مرتبط باشد. در چنین شرایطی، آزمایش مرسوم تنها PSA دارای حساسیت تشخیصی پایین ۵۸.۳ است، به‌ویژه در ناحیه خاکستری تشخیصی برای PCa اولیه، که نمی‌تواند به طور موثر PCa را از BPH تشخیص دهد و برای تشخیص قطعی به بیوپسی پروستات که روشی تخریبی هست نیاز دارد.
یکی دیگر از بیومارکرهای تشخیص سرطان پروستات، آنتی‌ژن غشایی اختصاصی پروستات (PSMA ) است که در بدن انسان به شدت در پروستات بیان می‌شود، تقریباً صد برابر بیشتر از بسیاری از بافت‌های دیگر. در برخی از سرطان‌های پروستات، PSMA دومین محصول ژنی است که تنظیم مثبتی دارد، با افزایش ۸ تا ۱۲ برابری نسبت به سطوح سلول‌های غیر سرطانی پروستات. به دلیل این بیان بالا، PSMA به عنوان نشانگر زیستی بالقوه برای درمان و تصویربرداری برخی از سرطان ها در حال توسعه است. در سرطان پروستات انسان، تومورهای با بیان بیشتر با زمان سریع‌تر پیشرفت و درصد بیشتری از بیمارانی که از عود رنج می‌برند، مرتبط است. مطالعات آزمایشگاهی با استفاده از رده‌های سلولی سرطان پروستات با کاهش سطح PSMA، کاهش قابل‌توجهی در تکثیر، مهاجرت، تهاجم، چسبندگی و بقای سلول‌ها را نشان داد.