نانودراپ از گذشته تا به حال

نانودراپ دستگاهی پیشرفته برای اندازه‌گیری غلظت و خلوص نمونه‌های زیستی مانند DNA، RNA و پروتئین است. این دستگاه به دلیل دقت بالا و نیاز به حجم کم نمونه (معمولاً در حد 1-2 میکرولیتر) بسیار محبوب است. عملکرد آن بر اساس اندازه‌گیری میزان جذب نور در طول موج‌های خاص است. نور در طول موج 260 نانومتر برای DNA و RNA و در 280 نانومتر برای پروتئین‌ها استفاده می‌شود. نسبت جذب در این طول موج‌ها اطلاعاتی درباره خلوص نمونه‌ها ارائه می‌دهد و حضور آلاینده‌هایی مانند پروتئین یا فنل را نشان می‌دهد.

نانودراپ به‌ویژه در آزمایشگاه‌های مولکولی، ژنتیک و بیوشیمی برای اطمینان از کیفیت نمونه‌ها پیش از انجام آزمایش‌هایی مانند PCR، سکانسینگ یا کلونینگ استفاده می‌شود. این دستگاه نیازی به استفاده از کووت یا معرف‌های اضافی ندارد، که این امر باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌شود. همچنین، صفحه‌های نرمی که برای نمونه‌گذاری استفاده می‌شوند، امکان تمیز کردن سریع بین نمونه‌ها را فراهم می‌کند. به دلیل کاربری ساده و نتایج سریع، نانودراپ یکی از ابزارهای اساسی در تحقیقات زیست‌شناسی مدرن محسوب می‌شود.

چطور اختراع شد؟

دستگاه نانودراپ (NanoDrop) به منظور اندازه‌گیری غلظت و خلوص اسیدهای نوکلئیک (DNA و RNA) و پروتئین‌ها در حجم‌های بسیار کوچک اختراع شد و به طور گسترده در آزمایشگاه‌های مولکولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه در اوایل دهه 2000 توسط شرکت NanoDrop Technologies توسعه یافت و فناوری نوآورانه‌ای را معرفی کرد که نیاز به سل‌های سنتی مانند کووت‌ها را حذف کرد. این امر با استفاده از تکنولوژی نگهداری نمونه در حجم‌های بسیار کم (حدود 1 میکرولیتر) انجام می‌شود.

نانو دراپ در ابتدا با مدل NanoDrop ND-1000 وارد بازار شد و توانست با کاهش مصرف نمونه‌ها و زمان اندازه‌گیری، رویکرد آزمایشگاهی را متحول کند. در این دستگاه، نمونه بین دو سطح نوری توسط کشش سطحی نگه داشته می‌شود و جذب نور در طول‌موج‌های مختلف مانند 260 نانومتر برای DNA و RNA و 280 نانومتر برای پروتئین اندازه‌گیری می‌شود. این قابلیت به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا خلوص نمونه‌ها را با نسبت‌های A260/A280 بررسی کنند و آلودگی‌های احتمالی را تشخیص دهند. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند نانو دراپ برای فرآیندهای حساس مانند آماده‌سازی کتابخانه برای تعیین توالی DNA بسیار مناسب باشد.

این اختراع با الهام از نیاز پژوهشگران به ابزار دقیق‌تر و کم‌هزینه‌تر برای آنالیز نمونه‌های کوچک‌تر توسعه یافت و اکنون توسط شرکت ترمو فیشر ساینتیفیک تولید و ارتقاء می‌یابد. نانو دراپ به دلیل سهولت استفاده، کارایی بالا، و توانایی ارائه نتایج دقیق در کمتر از یک دقیقه، به یکی از ابزارهای اساسی آزمایشگاه‌های زیستی تبدیل شده است.

چه اسفاده هایی دارد؟

دستگاه نانودراپ به دلیل دقت بالا و نیاز به حجم کم نمونه، کاربردهای متنوعی در آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی مولکولی، بیوشیمی و تحقیقات بالینی دارد. برخی از استفاده‌های اصلی این دستگاه شامل موارد زیر است:

1. اندازه‌گیری غلظت و خلوص DNA و RNA: نانودراپ برای سنجش غلظت اسیدهای نوکلئیک و ارزیابی خلوص آن‌ها استفاده می‌شود. نسبت A260/A280 به پژوهشگران کمک می‌کند تا آلودگی نمونه‌ها به پروتئین یا سایر مواد آلاینده را تشخیص دهند.
2. تحلیل پروتئین‌ها: این دستگاه می‌تواند غلظت پروتئین را با استفاده از روش‌هایی مانند اندازه‌گیری در طول‌موج 280 نانومتر تعیین کند. همچنین می‌تواند در مطالعات مرتبط با سنتز یا تخریب پروتئین‌ها به کار رود.
3. آماده‌سازی نمونه‌ها برای تکنیک‌های پیشرفته: در فرآیندهایی مانند واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، کلونینگ، و سکانسینگ، نانودراپ برای ارزیابی کیفیت و کمیت نمونه‌های اولیه استفاده می‌شود. این امر باعث بهبود نتایج نهایی این فرآیندها می‌شود.
4. بررسی RNA برای مطالعات بیان ژن: در آزمایش‌هایی مانند RT-qPCR و RNA-seq، کیفیت RNA اهمیت زیادی دارد. نانودراپ به پژوهشگران کمک می‌کند تا از خلوص و غلظت مناسب RNA اطمینان حاصل کنند.
5. تشخیص آلودگی نمونه‌ها: با بررسی نسبت‌های جذب نوری، این دستگاه می‌تواند آلودگی نمونه‌ها به موادی مانند فنل یا نمک‌های باقی‌مانده از استخراج را شناسایی کند.
6. کاربردهای آموزشی و پژوهشی: به دلیل سادگی و کاربری راحت، نانودراپ در آموزش‌های آزمایشگاهی و پروژه‌های پژوهشی دانشجویی برای یادگیری تکنیک‌های سنجش غلظت و کیفیت مولکول‌های زیستی استفاده می‌شود.

این ویژگی‌ها باعث شده است که نانودراپ به یکی از ابزارهای ضروری در آزمایشگاه‌های زیستی تبدیل شود و در طیف وسیعی از تحقیقات، از مطالعات بنیادی تا کاربردهای کلینیکی، نقش کلیدی ایفا کند​.

 عملکرد دستگاه چگونه است؟

دستگاه نانودراپ (NanoDrop) بر اساس اصول جذب نور و استفاده از طیف‌سنجی کار می‌کند تا غلظت و خلوص نمونه‌های زیستی مانند DNA، RNA و پروتئین‌ها را اندازه‌گیری کند. عملکرد آن در چند مرحله انجام می‌شود:

1. قرار دادن نمونه: حجم بسیار کمی از نمونه (معمولاً 1 تا 2 میکرولیتر) روی سطحی از دستگاه قرار می‌گیرد. کشش سطحی باعث می‌شود نمونه بین یک فیبر نوری و سطح حسگر دستگاه قرار گیرد. این روش نیاز به کووت یا ظروف دیگر را حذف می‌کند و حجم نمونه را به حداقل می‌رساند.
2. انتقال نور از طریق نمونه: دستگاه نور را در طول موج‌های مشخص (مانند 260 نانومتر برای DNA و RNA و 280 نانومتر برای پروتئین‌ها) به نمونه می‌تاباند. این طول موج‌ها به گونه‌ای انتخاب شده‌اند که جذب آن‌ها توسط مولکول‌های مورد نظر انجام شود.
3. اندازه‌گیری جذب نور: سنسورهای نوری دستگاه میزان نور جذب شده توسط نمونه را ثبت می‌کنند. بر اساس شدت جذب نور، دستگاه غلظت نمونه را محاسبه می‌کند.
4. ارزیابی خلوص نمونه: دستگاه نسبت جذب در طول موج‌های مختلف را محاسبه می‌کند. برای مثال، نسبت A260/A280 به عنوان شاخصی برای ارزیابی خلوص اسیدهای نوکلئیک استفاده می‌شود. مقدار حدود 1.8 نشان‌دهنده DNA خالص و مقدار 2.0 برای RNA خالص است. انحراف از این مقادیر می‌تواند وجود آلودگی‌هایی مانند پروتئین یا نمک‌ها را نشان دهد.
5. نمایش و ذخیره نتایج: دستگاه نتایج را روی نمایشگر خود نشان می‌دهد و معمولاً قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها برای تحلیل‌های بعدی را دارد. این ویژگی به پژوهشگران اجازه می‌دهد نتایج را برای گزارش‌دهی یا مقایسه ذخیره کنند.

دقت و سرعت بالای این فرآیند، همراه با نیاز به حجم کم نمونه، باعث شده که نانودراپ به یک ابزار استاندارد در آزمایشگاه‌های زیستی و مولکولی تبدیل شود.

معرفی بهترین نانودراپ ها:

از بهترین تولیدکنندگان دستگاه‌های نانودراپ در دنیا می‌توان به شرکت Thermo Fisher Scientific اشاره کرد. این شرکت دستگاه‌های نانودراپ مختلفی از جمله NanoDrop Lite, NanoDrop One, NanoDrop 2000, و NanoDrop 8000 را ارائه می‌دهد. این دستگاه‌ها برای تحلیل‌های میکروولوم نمونه‌های DNA، RNA، و پروتئین طراحی شده‌اند و با فناوری پیشرفته‌ای مانند سیستم نگهداری نمونه بدون نیاز به رقیق‌سازی شناخته می‌شوند. دستگاه‌های Thermo Fisher برای سرعت بالا، دقت در اندازه‌گیری، و استفاده آسان معروف هستند و طیف وسیعی از نیازهای آزمایشگاهی را پوشش می‌دهند.

علاوه بر Thermo Fisher، شرکت‌هایی مانند DeNovix نیز دستگاه‌های پیشرفته‌ای تولید می‌کنند که از قابلیت‌هایی مشابه، از جمله نرم‌افزارهای تحلیلی پیشرفته، بهره می‌برند. دستگاه‌های آن‌ها از لحاظ کیفیت، تطبیق‌پذیری با نیازهای آزمایشگاهی، و دقت در اندازه‌گیری در رده‌ی بهترین‌ها قرار دارند.

این شرکت‌ها به دلیل پیشینه‌ای طولانی در توسعه فناوری‌های پیشرفته در زمینه ابزارهای آزمایشگاهی، اعتبار بالایی کسب کرده‌اند و دستگاه‌هایشان در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و بالینی سراسر جهان استفاده می‌شوند.

انقلاب در دنیای تشخیص مولکولی

نانودراپ‌ها انقلابی در دنیای تشخیص مولکولی ایجاد کرده‌اند، چرا که توانسته‌اند نیازهای آزمایشگاهی را در زمینه اندازه‌گیری غلظت و خلوص DNA، RNA، و پروتئین‌ها به شیوه‌ای ساده‌تر، سریع‌تر، و دقیق‌تر پاسخ دهند. این دستگاه‌ها با استفاده از حجم‌های بسیار کوچک نمونه (اغلب 1 تا 2 میکرولیتر) و بدون نیاز به کووت یا ظروف مخصوص، امکان انجام تحلیل‌های مولکولی را به میزان قابل‌توجهی تسهیل کرده‌اند.

این فناوری تغییرات بزرگی ایجاد کرده است، از جمله:

1. صرفه‌جویی در زمان و هزینه: پیش از ظهور نانودراپ، برای اندازه‌گیری غلظت مولکول‌های زیستی، حجم‌های بزرگ‌تری از نمونه‌ها و تجهیزات پیچیده‌تر مانند طیف‌سنج‌های معمولی نیاز بود. نانودراپ با کاهش حجم نمونه و تسریع فرآیندها، کارایی را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش داده است.
2. افزایش دقت و تطبیق‌پذیری: نانودراپ می‌تواند خلوص نمونه‌ها را با نسبت‌های جذب نوری (مانند A260/A280) با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کند. این قابلیت در کاربردهایی مانند واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، سکانسینگ DNA، و مطالعات بیان ژن بسیار حیاتی است.
3. گسترش کاربردها در تشخیص بالینی: دستگاه‌های نانودراپ امکان بررسی سریع نمونه‌های مولکولی را فراهم کرده‌اند، که این موضوع در تحقیقات زیست‌پزشکی و تشخیص بیماری‌ها بسیار مهم است. به ویژه در آزمایش‌های تشخیصی مانند تست‌های ژنتیکی یا بررسی بیماری‌های عفونی، این دستگاه نقشی کلیدی داشته است.
4. افزایش دسترسی به فناوری‌های پیشرفته: به دلیل سادگی کار با نانودراپ و نیاز کم به آموزش‌های تخصصی، استفاده از آن در آزمایشگاه‌های کوچک‌تر و حتی مراکز آموزشی رایج شده است. این دستگاه به عنوان پلی بین تحقیقات پایه و کاربردهای بالینی عمل کرده است.

در مجموع، نانودراپ‌ها با تغییر نحوه تحلیل نمونه‌های زیستی، باعث تسهیل و پیشرفت در بسیاری از زمینه‌های زیست‌شناسی مولکولی، بیوتکنولوژی، و پزشکی شده‌اند و به پژوهشگران کمک کرده‌اند تا سریع‌تر و کارآمدتر به نتایج برسند.

نانودراپ‌ها یکی از انقلابی‌ترین ابزارهای آزمایشگاهی در زمینه زیست‌شناسی مولکولی و پزشکی هستند که توانسته‌اند فرایند تشخیص و تحلیل مولکول‌های زیستی را ساده، دقیق و سریع کنند. این دستگاه‌ها با استفاده از حجم‌های بسیار کم نمونه و حذف نیاز به تجهیزات جانبی مانند کووت‌ها، زمان و هزینه‌های مرتبط با تحلیل‌های آزمایشگاهی را به طرز چشم‌گیری کاهش داده‌اند.

قابلیت اندازه‌گیری دقیق غلظت و خلوص اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها، نانودراپ را به یک ابزار اساسی در تحقیقات مولکولی و تشخیص بالینی تبدیل کرده است. از بررسی کیفیت نمونه‌های RNA برای مطالعات بیان ژن تا آماده‌سازی نمونه‌ها برای تکنیک‌های پیشرفته‌ای مانند سکانسینگ DNA و واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، نانودراپ نقشی کلیدی ایفا می‌کند.

شرکت‌هایی مانند Thermo Fisher Scientific با توسعه مدل‌های پیشرفته‌ای مانند NanoDrop 2000 و NanoDrop 8000، و شرکت‌هایی نظیر DeNovix با فناوری‌های مشابه، باعث گسترش این فناوری در سطح جهانی شده‌اند.

در نهایت، نانودراپ نه تنها سرعت و دقت کارهای آزمایشگاهی را بهبود بخشیده، بلکه به دلیل سهولت استفاده و توانایی بررسی نمونه‌های کوچک، دسترسی به تحلیل‌های مولکولی را برای طیف گسترده‌ای از محققان، حتی در آزمایشگاه‌های کوچک‌تر، امکان‌پذیر کرده است. این نوآوری همچنان یکی از ابزارهای مهم برای توسعه روش‌های جدید در علوم زیستی و پزشکی به شمار می‌رود. برای خرید انوع نانودراپ های شرکت ترموفیشر و مشاوره با همکاران ما در شرکت ماناتک در تماس باشید.