تشخیص زودهنگام لوسمی با فناوری نانو و چاپ سه‌بعدی محققان شیراز
به گزارش صنایع نو، پژوهشگران دانشگاه شیراز موفق به طراحی و توسعه یک سامانه مینیاتوری پیشرفته برای تشخیص سریع و دقیق سرطان‌های خونی در جمعیت بزرگسال شده‌اند. این دستگاه مبتکرانه که بر پایه فناوری‌های نانو طراحی شده، از آرایه‌ای متشکل از نقاط کوانتومی کربنی فلورسانس و نانوخوشه‌های فلزی بهره می‌برد و عملکردی شبیه به "بینی الکترونیکی نوری" دارد. این فناوری قادر است با استفاده از مقادیر بسیار کم نمونه خون، امکان تشخیص زودهنگام و دقیق سرطان‌های خونی را با دقت قابل توجهی فراهم آورد.
اهمیت این فناوری نوین از آنجا ناشی می‌شود که ترکیبات آلی فرّار موجود در خون به‌عنوان نشانگرهای زیستی معتبری برای شناسایی سرطان خون شناخته می‌شوند. در این طراحی مبتکرانه، پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری نانو، موفق به ساخت آرایه‌ای متشکل از هفت عنصر حسگر فلورسانس شدند که شامل نانوکلاسترهای فلزی و نقاط کوانتومی بوده و بر روی بستری از کاغذ واتمن تثبیت شده‌اند. این بستر کاغذی درون محفظه‌ای مکعبی شکل که با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی تولید شده بود، قرار گرفت. طراحی دستگاه به گونه‌ای است که شامل دو بخش اصلی ناحیه حسگر و ناحیه نگهداری نمونه بوده که در فضایی کوچک و کاملاً قابل‌حمل ادغام شده‌اند.
مکانیسم عملکرد دستگاه بدین صورت است که تنها با استفاده از ۶۰ میکرولیتر نمونه خون، در دمای کنترل شده ۵۰ درجه سانتی‌گراد و در مدت زمان سه ساعت، تغییرات فلورسانسی بسیار خاص و قابل اندازه‌گیری در عناصر حسگر ایجاد می‌شود. این تغییرات که حاصل واکنش مستقیم ترکیبات آلی فرّار خون با حسگرها است، به‌صورت یک امضای رنگ‌سنجی منحصر به فرد و قابل تشخیص ظاهر می‌شوند. داده‌های تصویری حاصل از این فرآیند، با استفاده از روش پیشرفته آماری «تحلیل افتراقی خطی» (LDA) پردازش می‌شوند تا تمایز دقیق و قابل اطمینانی بین نمونه‌های سالم و سرطانی ایجاد شود.
برای ارزیابی جامع عملکرد این سامانه تشخیصی، پژوهشگران ۷۰ مورد جدید از بیماران مبتلا به لوسمی (سرطان خون حاد) و ۵۱ فرد سالم در رده سنی ۲۰ تا ۵۰ سال را مورد بررسی دقیق قرار دادند. کلیه بیماران پیش از شروع هرگونه درمان شیمی‌درمانی انتخاب شدند تا امکان سنجش قابلیت‌های دستگاه در مرحله تشخیص اولیه به طور کامل فراهم شود. نتایج به دست آمده نشان داد که دستگاه با دقت شگفت‌انگیز ۱۰۰ درصدی توانست تمامی نمونه‌های سرطانی و سالم را به درستی از یکدیگر تفکیک کند.
این دستگاه بویایی نوری مینیاتوری، مجموعه‌ای از مزایای قابل توجه را برای کاربرد در تشخیص پزشکی ارائه می‌دهد:
• غیر تهاجمی یا کم‌تهاجمی بودن: برخلاف روش‌های رایج تشخیصی مانند نمونه‌برداری مغز استخوان که procedures تهاجمی محسوب می‌شوند، این فناوری تنها به مقدار بسیار اندکی خون نیاز دارد.
• اندازه کوچک و قابلیت حمل آسان: طراحی مبتنی بر کاغذ و استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی موجب شده تا دستگاه از ابعاد کوچک، وزن سبک و کاربری ساده‌ای برخوردار باشد.
• سرعت بالا و هزینه پایین: فرایند تشخیص در مدت زمان نسبتاً کوتاهی انجام می‌شود و نیاز به تجهیزات پیچیده و گران‌قیمت آزمایشگاهی ندارد.
• حساسیت و اختصاصیت فوق‌العاده بالا: دقت صد درصدی در تمایز نمونه‌ها بیانگر توان تشخیصی استثنایی دستگاه است.
تشخیص سرطان‌های خونی، به‌ویژه لوسمی حاد، معمولاً بر اساس شناسایی تعداد زیادی سلول‌های نابالغ در مغز استخوان انجام می‌شود. از آنجا که مرحله بیماری در درمان اولیه این نوع سرطان نقش تعیین‌کننده‌ای ندارد، تشخیص زودهنگام از اهمیت حیاتی برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش، ارائه ابزاری ساده، سریع و قابل اعتماد برای شناسایی بیماران در مراحل ابتدایی بیماری و پیش از آغاز پروتکل‌های درمانی بود. این موضوع می‌تواند در افزایش شانس درمان موفق و بهبود کیفیت زندگی بیماران نقش بسزایی داشته باشد.
پژوهشگران دانشگاه شیراز در عین حال به محدودیت‌های مطالعه حاضر اشاره کرده‌اند. به گفته آنان، تعداد نمونه‌های بررسی‌شده نسبتاً محدود بوده و برای افزایش اعتبار نتایج، مطالعات آینده باید با نمونه‌های بیشتر و متنوع‌تر در گروه‌های سنی و شرایط بالینی مختلف انجام شود. همچنین اعتبارسنجی بالینی در مراکز درمانی متعدد و مستقل می‌تواند به تجاری‌سازی و کاربرد گسترده این فناوری کمک شایانی کند.
با وجود این محدودیت‌ها، دستاورد جدید دانشگاه شیراز یک گام مهم و رو به جلو در مسیر توسعه ابزارهای تشخیص سریع، ارزان و دقیق سرطان خون به شمار می‌رود. این فناوری نه‌تنها می‌تواند در حوزه هماتولوژی تحولی شگرف ایجاد کند، بلکه با اصلاح و توسعه بیشتر، قابلیت به‌کارگیری در تشخیص سایر بیماری‌ها و سرطان‌های مبتنی بر نشانگرهای فرّار زیستی را نیز خواهد داشت.
نظرات کاربران
هنوز نظری ثبت نشده است.