حسگرهای مبتنی بر تکثیر دایره غلتان(RCA) ؛ ابزاری پرکاربرد برای ردیابی سریع آلاینده‌های مهم در کشاورزی و صنایع غذایی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسنده

بخش بیوتکنولوژی میکروبی. پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. کرج. ایران

10.22084/ab.2024.28189.1488

چکیده

حضور آلاینده های مختلف از قبیل باقی مانده آفت کش ها، کودهای شیمیایی، آنتی بیوتیک ها، و توکسین های میکروبی در محصولات کشاورزی و فرآورده های غذایی به یک نگرانی جدی در حوزه امنیت غذایی و سلامت عمومی تبدیل شده است. افزایش تقاضا برای ابزارهای سریع، دقیق به منظور ردیابی این ترکیبات خطرناک با هزینه کم و بویژه در محل منجر به توسعه طیف متنوعی از حسگرهای زیستی شده است. در سال‌های اخیر تکثیر نوکلئیک اسیدها در سیستم‌های ایزوترمال مبنای طراحی گروهی از حسگرهای زیستی قرار گرفته است که قادرند طیف وسیعی از مولکول‌های زیستی را با حساسیت و اختصاصیت بالا و در محل ردیابی نمایند. در این میان تکثیر دایره غلتان به دلیل سادگی، قدرت تکثیر بالا و قابلیت بهره برداری در حسگرهای مختلف جایگاه ویژه‌ای در بازار جهانی حسگرهای کشاورزی و صنایع غذایی پیدا کرده است. این روش تکثیری که مبتنی بر تکثیر یک مولکول DNA حلقوی تحت یک واکنش آنزیمی در شرایط ایزوترمال است محبوبیت فراوانی در ردیابی نوکلئیک اسیدها، پروتئین‌ها، پپتیدها، مولکول‌های کوچک آلی و غیرآلی، فلزات سنگین و پاتوژن‌های مختلف به ‌دست آورده است. در این مقاله مروری، ابتدا اصول و انواع روش‌های RCA مورد اشاره قرار گرفته است. در ادامه، انواع حسگرهای مبتنی بر روش تکثیر دایره غلتان که در ترکیب با عناصر تشخیصی چون آنتی‌بادی، آپتامر، پروب‌های نوکلئیک اسید و بهره‌برداری از سیستم‌های تشخیصی متنوع طراحی شده است مورد بررسی قرار گرفته است. کاربرد حسگرهای مذکور در ردیابی انواع مولکول‌های زیستی و آلاینده‌های مهم در بخش کشاورزی از دیگر مواردی است که به صورت اجمالی مورد اشاره گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Rolling Circle Amplification (RCA)-Based Sensors as Functional Tools for Rapid Monitoring of Main pollutants in Agricultural and Food Industry

نویسنده [English]

  • Maryam Mousivand
Microbial Biotechnology Department, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran
چکیده [English]

The various pollutants such as pesticide residues, chemical fertilizers, antibiotics and microbial toxins in agricultural and food products can be considered as a serious concern for food safety and public health. The increasing demand for accurate, fast and portable tools for on-site and low cost monitoring of these hazardous compounds caused to develop different biosensors. In recent years, biosensor design based on the isothermal amplification of nucleic acids has beed developed to monitor on-site a wide range of biological molecules with high sensitivity and selectivity. Regarding to its simplicity, high amplification efficiency and exploitation potential in various biosensors, Rolling Circle Amplification has found a special position in the word market of the food and agriculture biosensors. This technique which is based on isothermal replication of a circular DNA molecule has gained great popularity in tracking nucleic acids, proteins, peptides, small organic and inorganic molecules, heavy metals and various microorganisms. The present review reveals fundamentals of RCA along with its major priming approaches. In the following, several RCA based sensors degsined in combination with recognition elements such as antibody, aptamer and nucleic acid probes and exploiting the various reporter systems considered. Also, monitoring of the main biological molecules and important contaminants have been considered as RCA biosensing technology applications in agriculture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • isothermal system
  • on-site detection
  • biosensor
  • monitoring