تکنولوژی نانو و تشخیص سرطان ؛ تشخیص سلول های سرطان با دستگاه در گردش کوچک در بدن

تشخیص سرطان با کمک تکنولوژی نانو ؛ دستگاهی به اندازه ذره بسیار کوچک برای تشخیص انواع تومورها در بدن انسان

سرطان و تکنولوژی نانو دو مقوله پر بحث و گفت وگوی امروز بشر است. سرطان عامل اصلی مرگ و میر در جهان تشخیص داده شده است و تکنولوژی نانو روشی جدید و کاربردی برای حل مشکلات بشر است. مسلما افراد بسیاری برای پیشگیری و تشخیص زود هنگام سرطان در تلاش هستند و می توان گفت این روزها تکنولوژی نانو راه خود را در هر شاخه ای باز کرده است و پژوهش بر روی تشخیص و درمان سرطان از ذربین دانشمندان تکنولوژی نانو دور نیست . سرطان و تشخیص آن در بدن با استفاده از وسایل و روش های قدیمی کار بسیار سختی بوده است، در حالی که تکنولوژی نانو این راه را تسهیل کرده است. بسیاری از سرطان ها و تومورها ی بدخیم در بدن تا قبل از ده سال، قابل تشخیص نبوده اند. اما در این مقاله از راهی که تکنولوژی نانو برای دانشمندان با هدف تشخیص سریع سرطان هموار کرده است، صحبت خواهیم کرد. در ضمن ساخت دستگاه ها با اندازه های بسیار کوچک در حد نانو و هدایت آن در بدن انسان برای تشخیص سرطان و تومورها مورد توجه قرار خواهد گرفت.

بیشتر بدانیم:نانو تکنولوژی>>

نگاهی به سرطان در میان جوامع بشری و راه پیش رو برای جلوگیری از این بیماری

همه ما شنیده ایم که متخصصان برای درمان و پیشگیری سرطان در حال فعالیت هستند و این خود یک راه شگفت انگیز برای نجات زندگی بشر است. در سطح جهانی بیش از دو سوم مرگ و میر به دلیل سرطان است. به کمک برخی از روش ها  که همین امروز هم در اختیار ما است، سرطان تقریبا قابل پیش گیری است. چیزهایی مثل واکسیناسیون، بررسی و آزمایشات منظم و صد البته ترک سیگار. اما حتی با بهترین ابزارها و فناوری امروزی هم بعضی تومورها را نمی‌توان تشخیص داد مگر اینکه ۱۰ سال از رشد آنها گذشته باشد. اگر فناوری بهتری در دسترس داشتیم تا بعضی از این سرطان‌های کشنده را زودتر تشخیص دهیم  تا هنگامی که تازه در حال شکل گرفتن هستند ، زمان برای از بین بردن آن داشته باشیم .

جالب است که بدانیم فضایی که یک ترانزیستور  در گذشته به خود اختصاص می داد،  امروزه با یک میلیارد ترانزیستور پر می شود. همین باعث شده که کامپیوتری که به اندازه یک اتاق بزرگ فضا اشغال می کرد ، اکنون در جیب به راحتی قرار گیرد. مهندسان،  از این انقلاب کوچک سازی در کامپیوترها الهام گرفته اند و دستگاه های کوچک پیشرفته تری را اختراع کرده اند. با پیشرفت تکنولوژی، می‌توان از آن برای کاهش تعداد قربانیان در حال رشدترین بیماری ، سرطان ، روی زمین راهی یافت.

تکنولوژی نانو – سرطان – ردیاب سرطان – درات در ابعاد نانو – کوچک سازی

بیشتر بدانیم: آب آلوده قابل نوشیدن>>

بیشتر بدانیم: درک احساس با هوش مصنوعی>>

کوچک سازی تجهیزات پزشکی و کمک به تشخیص سرطان

خانم باتیا پژوهشگر و مطرح کننده ایده کوچک سازی، طرح خود اینگونه بیان می کند، که یکی از همکارانش در دانشگاه رایس میکروسکوپی با هزینه پایین برای بررسی و نمونه برداری بافت های آسیب دیده و سرطانی ساخته ، که جایگزین بسیار خوبی برای میکروسکوپ های بزرگ است. این میکروسکوپ کوچک از فیبر نوری و تکنولوژی آن بهره می گیرد. حال این یعنی به جای نمونه برداری از بیمار و فرستادن آن زیر میکروسکوپ، می‌توانید میکروسکوپ را پیش بیمار بیاورید. در ضمن به جای نیاز به متخصص برای مشاهده عکس‌ها، می‌توانید به کامپیوتر بیاموزید تا سلول‌های سالم را از سرطانی تشخیص دهد.

اما نکته ای که مهم است این است که، آنها در زمان کار با جوامع روستایی متوجه شدند، که هرچند با ورود به جوامع  و انجام آزمایش در محل، نمونه‌ها را جمع آوری کنند و آنها را برای تحلیل به بیمارستان مرکزی بفرستند، اما چند روز بعد، بیمارانی که طی تماس با آزمایشگاه، متوجه غیرعادی بودن جواب تست خود می شدند و از آنها خواسته می‌شد که حضوراً به آزمایشگاه  مراجعه کنند، دیگر پیگیر آزمایش خود نبودند. چون از پس مخارج سفر بر نمی‌آمدند. با میکروسکوپ کوچک شده و تحلیل کامپیوتری، این گروه موفق به ساخت خودرویی شدند که علاوه بر تجهیزات تشخیص ، تجهیزات درمان را هم دارد.  این یعنی آنها می‌توانند تشخیص را انجام دهند و درمان را در محل ارائه کنند، در نتیجه هیچ کس جا نخواهد ماند.

این تنها یک مثال است از اینکه چطور کوچک سازی باعث نجات جان‌ انسانها می‌شود. این دقیقا همان چیزی است که درباره کامپیوترها وجود دارد.  آنها به اندازه ای  کوچک شده اند که می‌شد آنها را همه جا با خود برد  و این زندگی ما را تغییر داده است. دقیقا همین کوچک سازی در علم پزشکی به کمک ما آمده است . آیا به این موضوع فکر کرده اید که چقدر زندگی و سلامت ما متفاوت بود، اگر یک ردیاب کوچک داشتیم که در بدن ما حرکت می‌کرد، و خودش تومور و سلول سرطانی را پیدا می‌کرد ، سپس با نمایش علامتی و یا ارسال پیامی به دنیای خارج ما را از این موضوع مطلع می کرد. کمی شبیه داستان‌های علمی تخیلی است، اما در واقع، نانو تکنولوژی به ما این امکان را داده است. فناوری نانو برای ما این امکان را فراهم کرده است، تا ابعاد قطعه حاوی ردیاب را از ضخامت موی انسان یعنی ۱۰۰ میکرون، هزار بار کوچک‌تر کنیم یعنی ۱۰۰ نانومتر.

تکنولوژی نانو – سرطان – ردیاب سرطان – درات در ابعاد نانو – کوچک سازی

بیشتر بدانیم: روبات های دارای روح>>

نانو تکنولوژی و خواص مواد در ابعاد کوچک

مشخص شده است که خواص مواد واقعا در ابعاد نانو تغییر می‌کنند. ماده‌ عادی مثل طلا را در نظر بگیرید، وقتی آن را به شکل غبار خرد کنیم، و به ذرات نانو تبدیل کنیم، رنگ آن از طلایی به قرمز تغییر می‌کند. اگر ماده‌ای عجیب تر مثل سلنید کادمیوم را بردارید ، که شکل یک بلور بزرگ و سیاه است ، و آن را به کریستال‌های نانو تبدیل کنید و در یک مایع قرار دهید، و به آن نور بتابانید، درخشان می‌شوند. و نور آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز ساطع می‌کنند ، که تنها به ابعاد ذرات آن بستگی دارد.

دکتر باتیا اعتقاد دارد که،  برای من جالب تر از رنگ مواد در آن ابعاد طرز حرکت آنهاست. این مواد در بدن ما حرکت متفاوتی خواهند داشت. پس باید برای ساخت ردیاب سرطان به طور دقیق تر به ماهیت حرکتی مواد در ابعاد کوچک بپردازیم و آنها را به سمت هدف خود سوق دهیم.

وی برای بیان منظور خود از مثالی کمک می گیرد. همان طور که در تصویر می بینید، این یک شریان خون در بدن است. اطراف این شریان یک تومور قرار دارد.  ذرات نانو به این شریان تزریق می شود. چگونگی نفوذ ذرات از رگ به درون تومور موضوع بسیار مهمی است. اکنون مشخص شده است که رگ‌های خیلی از تومورها، نشتی دارند، پس ذرات نانو می‌توانند از جریان خون به درون تومور نفوذ کنند. اینکه  ذرات به بیرون نشت کنند یا نه به اندازه آنها بستگی دارد. در این عکس، ذرات کوچک‌تر از صد نانومتر، با رنگ آبی در حال نشت کردن هستند، و ذرات بزرگتر ۵۰۰ نانومتر، با رنگ قرمز در جریان خون گیر افتاده‌اند. من و گروه پژوهشی ام به این موضوع فکر کردیم که  با توجه به اینکه چقدر یک ذره را کوچک کنیم تا بتوانیم مقصد آن را در بدن تغییر دهیم، زمان زیادی را گذاشته ایم.

بیشتر بدانیم: تکنولوژی چیکو>>

ردیاب سرطان نانو

در آزمایشگاه باتیا ، به تازگی یک ردیاب سرطان نانو ساخته شده است که به اندازه‌ای کوچک است که می‌تواند در بدن به جستجوی تومور بپردازد. آن را برای گوش کردن به تهاجم تومورها طراحی کرده‌اند. ارکستری از سیگنال‌های شیمیایی که تومورها برای انتشار خود تولید می‌کنند. برای اینکه یک تومور بتواند از بافتی که در آن به وجود آمده است خارج شود باید مواد شیمیایی به نام آنزیم تولید کند تا به جدار خارجی بافت‌ها نفوذ کند. باتیا این ذرات نانو را طوری طراحی کرده‌ است که با این آنزیم‌ها فعال می‌شوند. یک آنزیم می‌تواند هزار نوع از این واکنش‌های شیمیایی را در یک ساعت فعال کند.  در مهندسی، به این پدیده با عنوان  تشدید با نسبت یک به هزار یاد می شود و این چیزفوق حساسی را به وجود می‌آورد.  پس با کمک علم نانو باتیا یک ردیاب سرطان فوق حساس ساخته‌ است.

اما سوالی که پیش می آید این است که چگونه این سیگنال فعال شده را به دنیای خارج بفرستیم، جایی که بتوانیم بر اساس آن عمل کنیم. برای این کار باتیا  و همکارانش، گونه دیگری از زیست شناسی نانو را مورد استفاده قرار می‌دهند که مربوط به کلیه خواهد بود. کلیه یک صافی است. کار آن تصفیه خون و قرار دادن ضایعات در ادرار است. مشخص شده است که آنچه کلیه تصفیه می‌کند وابسته به اندازه هم هست. خوب در عکس زیر، چیزی که می‌توانید ببینید این است که هر چیزی کوچکتر از پنج نانومتر از خون خارج می‌شود و از طریق کلیه به ادرار وارد می‌شود، و همه چیزهای بزرگتر باقی می‌مانند. پس اگر گروه باتیا یک ردیاب سرطان ۱۰۰ نانومتری بسازند، و آن را در جریان خون تزریق کنند، می‌توانند به تومور نفوذ کنند آنجا با آنزیم‌ها، تومور فعال می‌شود و علامت‌های کوچکی آزاد می‌کند که به اندازه کافی کوچک هستند تا بوسیله کلیه تصفیه شده و با ادرار خارج شوند. حالا علامتی در دنیای خارج داریم که می‌توانیم آن را ردیابی کنیم.

تکنولوژی نانو – سرطان – ردیاب سرطان – درات در ابعاد نانو – کوچک سازی

سوال دیگری پیش می آید، این یک علامت خیلی کوچک است، پس چطور باید آن را ردیابی کنم؟ سیگنال تنها یک مولکول است. آنها مولکول‌هایی هستند که ما به عنوان مهندس طراحی کرده‌ایم و کاملا مصنوعی هستند، و ما می‌توانیم آنها را طوری طراحی کنیم که با ابزارهای منتخب سازگار باشند. اگر بخواهیم از یک ابزار خیلی حساس و دقیق استفاده کنیم که نام آن طیف سنج جرمی است، می‌توانیم مولکولی با جرم خاص بسازیم. یا شاید بخواهیم از چیزی ارزان‌تر و قابل حمل استفاده کنیم. پس مولکول‌های می‌سازیم که می‌توانیم آنها را روی کاغذ به دام بیاندازیم، مثل تست حاملگی.

تکنولوژی نانو – سرطان – ردیاب سرطان – درات در ابعاد نانو – کوچک سازی

باتیا و همکارانش، رویای این موضوع را دارند که بیماران به جای رجوع به تجهیزات گران قیمت نمونه برداری مثل کلونوسکپی، یا ماموگرافی، یا پاپ اسمیر بتوانند یک تزریق دریافت کنند، ساعتی منتظر بمانند، و روی یک نوار کاغذی ادرار کنند. او حتی تصور می‌کند این کار می‌تواند بدون نیاز به برق ثابت، یا حضور متخصص در اتاق انجام شود. شاید آنها بتوانند از فاصله دوری تنها با تصویری در گوشی هوشمند به بیمار متصل شوند.

درست است که این یک رویا به نظر می‌رسد، اما همین حالا در آزمایشگاه این کار بر روی موش‌ها در حال انجام است. از روش‌های موجود برای تشخیص سرطان ریه، روده بزرگ و تخمدان عمل کرده است. و امیدوارم نتیجه تحقیقات و پژوهش ها به حدی برسد که روزی بتوانیم تومورها را در بیماران پیش از آنکه ۱۰ سال از رشد آنها گذشته باشد تشخیص بدهیم، در تمام طبقات جامعه ، در سراسر جهان ، با تشخیص زود هنگام و درمان به موقع می‌تواند موجب نجات جان‌های بیشتری از آنچه امروز اتفاق می‌افتد باشیم.

برگرفته از وب سایت: TED