כדי לאפשר אבחנה מוקדמת של מחלות חריפות וניהול יעיל של מצבים כרוניים, טכנולוגיית בדיקות נקודת טיפול (POCT)-דיאגנוסטיקה שנערכה בסמוך למטופל-היא מושכת תשומת לב עולמית. המפתח ל- POCT טמון באנזימים המכירים ומגיבים בדיוק עם חומרים ספציפיים. עם זאת, אנזימים טבעיים מסורתיים הם יקרים ולא יציבים, וננוזימים (זרזים המחיקים לאנזים) סבלו מסלקטיביות בתגובה נמוכה. כעת, צוות מחקר קוריאני פיתח פלטפורמת חיישן רגישות גבוהה שמשיגה סלקטיביות גבוהה פי 38 מאשר ננו-סיממים קיימים ומאפשרת לאבחון מחלות לעין בלתי מזוינת תוך 3 דקות בלבד.
ב -28, קייסט (הנשיא קוואנג היונג לי) הודיע כי צוות המחקר של פרופסור ג'ינוו לי מהמחלקה להנדסה כימית וביומולקולרית, בשיתוף פעולה עם צוותים שהובילו על ידי פרופסור ג'ונג וו האן באוניברסיטת סיאול ובאוניברסיטת סאול, ובאופן סלקטיבי, פרופסור ליקויס רק בתגובה של פרוקסייד, ובאופן סלקטיבי, ובאופן סלקטיבי.
בעזרת נוזלי גוף כמו דם, שתן או רוק, פלטפורמת אבחון זו מאפשרת לקרוא את תוצאות הבדיקה תוך דקות אפילו מחוץ להגדרות בית החולים – משפרת באופן טוב את הנגישות הרפואית ולהבטיח טיפול בזמן. המפתח טמון בגילוי חזותי של סמנים ביולוגיים (מדדי מחלה) באמצעות שינויים בצבע המופעלים על ידי תגובות אנזים. עם זאת, אנזימים טבעיים יקרים ומושפעים בקלות בסביבות אבחון, ומגבילים את האחסון וההפצה שלהם.
כדי לטפל בכך, פותחו חומרי ננו -רוזמים אורגניים כתחליפים. עם זאת, בדרך כלל הם חסרים סלקטיביות-כאשר מי חמצן משמש כמצע, אותו זרז מעורר שתי תגובות דמויי פרוקסידאז (הגורמים לשינוי צבע) והן תגובות דמויי קטאז (שמסירים את המצע), ומפחיתים את דיוק האותות.
כדי לשלוט בסלקטיביות של הזרז ברמה האטומית, החוקרים השתמשו בתכנון מבני חדשני: חיבור ליגנדים של כלור (CL) בתצורה תלת מימדית לאטום המרכזי של רותניום (RU) כדי לכוונן את תכונותיה הכימיות. זה איפשר להם לבודד רק את אות האבחון הרצוי.
תוצאות הניסוי הראו כי הזרז החדש השיג שיפור פי 38 בסלקטיביות בהשוואה לננוזימים קיימים, עם עלייה משמעותית ברגישות ומהירות באיתור מי חמצן. אפילו בתנאים כמעט פיזיולוגיים (pH 6.0), הזרז שמר על ביצועיו, והוכיח את תחולתו באבחון בעולם האמיתי.
על ידי שילוב הזרז ואוקסידאז בחיישן מבוסס נייר, הצוות יצר מערכת שיכולה לאתר בו זמנית ארבעה סמנים ביולוגיים עיקריים הקשורים לבריאות: גלוקוז, לקטט, כולסטרול וכולין-הכל עם שינוי צבע פשוט.
פלטפורמה זו חלה באופן נרחב על פני אבחון מחלות שונות ויכולה לספק תוצאות תוך 3 דקות ללא מכשירים מורכבים או התאמות pH. הממצאים מראים כי ניתן לשפר באופן דרמטי את ביצועי האבחון מבלי לשנות את הפלטפורמה עצמה, אלא על ידי הנדסת מבנה הזרז.
פרופסור ג'ינוו לי מקייסט העיר, "מחקר זה הוא משמעותי בכך שהוא משיג בו זמנית סלקטיביות ותגובה ברמת האנזים על ידי תכנון מבני של זרזים לאטום יחיד." הוא הוסיף כי "ניתן להרחיב את אסטרטגיית תכנון הזרזים המבוססת על פונקציית מבנה לפיתוח זרזים שונים מבוססי מתכת ותחומי תגובה אחרים שבהם הסלקטיביות היא קריטית."
פארק Seonhye ו- Daeeun Choi, שניהם Ph.D. מועמדים בקייסט, הם מחברים ראשונים. המחקר פורסם ב- 6 ביולי 2025 בכתב העת היוקרתי חומרים מתקדמיםו
