حسگر نوری روند درمان سرطان را سرعت می بخشد - وبلاگ واحدی

این نوع حسگر می تواند برای نقشه برداری از نور ساطع شده از فیبرهای نوری کاشته شده در مغز مانند الیافی که برای تحریک نورون ها در آزمایش های اپتوژنتیک استفاده می شود، استفاده شود. به گفته محققان این حسگر با توسعه بیشتر می تواند برای نظارت بر بیمارانی که درمان های مبتنی بر نور برای سرطان دریافت می نمایند، مفید باشد.

ما می توانیم توزیع نور در بافت را به تصویر بکشیم و این مهم است زیرا افرادی که از نور برای تحریک یا مقدار گیری بافت استفاده می نمایند، اغلب نمی دانند نور به کجا می رود، به کجا تحریک می شود، یا نور کجاست. آلن جاسانوف، استاد مهندسی بیولوژیکی، مغز و علوم شناختی، و علوم و مهندسی هسته ای و نیز محقق مؤسسه تحقیقات مغز مک گاورن MIT، می گوید: ابزار ما می تواند برای رسیدگی به این ناشناخته ها استفاده شود.

دانشمندان صدها سال است که از نور برای مطالعه سلول های زنده استفاده می نمایند که قدمت آن به اواخر دهه 1500 یعنی زمانی که میکروسکوپ نوری اختراع شد، بازمی شود. این نوع میکروسکوپ به محققان اجازه می دهد تا به درون سلول ها و برش های نازک بافت نگاه نمایند.

جاسانوف می گوید: یکی از مسائل همیشگی استفاده از نور، به ویژه در علوم زیستی، این است که در نفوذ به بسیاری از مواد کار خوبی انجام نمی دهد. مواد بیولوژیکی نور را جذب و پراکنده می نمایند، ترکیب این چیزها ما را از استفاده از بیشتر انواع تصویربرداری نوری برای هر چیزی که شامل تمرکز در بافت عمیق است، باز می دارد.

برای غلبه بر این محدودیت، جاسانوف و شاگردانش تصمیم گرفتند حسگری طراحی نمایند که بتواند نور را به سیگنال مغناطیسی تبدیل کند.

او می گوید: ما قصد داشتیم یک حسگر مغناطیسی ایجاد کنیم که به نور به صورت موضعی پاسخ داده و در معرض جذب یا پراکندگی نباشد. این آشکارساز نور را می توان با استفاده از MRI تصویربرداری کرد.

برای ساخت یک کاوشگر MRI حساس به نور، محققان تصمیم گرفتند ذرات مغناطیسی را در نانوذره ای به نام لیپوزوم بپوشانند. لیپوزوم های مورد استفاده در این مطالعه از لیپیدهای تخصصی حساس به نور ساخته شده اند که Trauner قبلاً توسعه داده بود. هنگامی که این لیپیدها در معرض طول موج خاصی از نور قرار می گیرند، لیپوزوم ها در برابر آب نفوذپذیرتر می شوند، این به ذرات مغناطیسی داخل اجازه می دهد تا با آب برهمکنش داشته باشند و سیگنال قابل تشخیص به وسیله MRI فراوری نمایند.

این ذرات که محققان آن ها را گزارشگران نانوذرات لیپوزومی (LisNR) نامیدند، بسته به نوع نوری که در معرض آن قرار می گیرند، می توانند از تراوا به غیرقابل نفوذ تبدیل شوند. در این مطالعه محققان ذراتی ایجاد کردند که با قرار گرفتن در معرض نور ماورا بنفش نشت می نمایند و پس از قرار گرفتن در معرض نور آبی دوباره غیرقابل نفوذ می شوند. محققان بعلاوه نشان دادند که این ذرات می توانند به طول موج های دیگر نور پاسخ دهند.

شین یو، استادیار رادیولوژی در دانشکده پزشکی هاروارد، می گوید: این مقاله یک حسگر تازه را نشان می دهد که امکان تشخیص فوتون با MRI به وسیله مغز را فراهم می نماید. این امر راه تازهی را برای پل زدن مطالعات تصویربرداری عصبی مبتنی بر فوتون و پروتون معرفی می نماید.

محققان این حسگرها را در مغز موش ها آزمایش کردند، به ویژه در بخشی از مغز به نام جسم مخطط که در برنامه ریزی حرکت و پاسخ به پاداش نقش دارد. پس از تزریق ذرات در سراسر جسم مخطط، محققان توانستند توزیع نور از یک فیبر نوری کاشته شده در نزدیکی را ترسیم نمایند.

جاسانوف می گوید الیافی که آن ها استفاده می نمایند شبیه به آن هایی است که برای تحریک اپتوژنتیک استفاده می شود، بنابراین این نوع حس می تواند برای محققانی که آزمایش های اپتوژنتیک در مغز انجام می دهند، مفید باشد.

در آینده، این نوع حسگر می تواند برای نظارت بر بیمارانی که درمان هایی شامل نور را دریافت می نمایند، مانند درمان فتودینامیک که از نور لیزر یا LED برای کشتن سلول های سرطانی استفاده می نماید، مفید باشد.

محققان اکنون روی کاوشگرهای مشابهی کار می نمایند که می توانند برای تشخیص نور ساطع شده به وسیله لوسیفرازها، خانواده ای از پروتئین های درخشان که اغلب در آزمایش های بیولوژیکی استفاده می شوند، استفاده شوند. از این پروتئین ها می توان برای معین کردن اینکه آیا یک ژن خاص فعال شده است یا نه استفاده کرد، اما در حال حاضر آن ها را تنها می توان در بافت سطحی یا سلول های رشد یافته در یک ظرف آزمایشگاهی تصویربرداری کرد.

جاسانوف بعلاوه امیدوار است از استراتژی استفاده شده برای حسگر LisNR در طراحی کاوشگرهای MRI استفاده کند که می تواند محرک هایی غیر از نور مانند مواد شیمیایی عصبی یا سایر مولکول های موجود در مغز را شناسایی کند.