تشخیص سلول سرطانی نیاز به اطلاعاتی در مورد ساختار آن و واکنش سلول در برابر عوامل خارجی دارد از همین رو محققان در تلاشند تا با تحریک سلول و مشاهده‌ی رفتار الکتریکی و مکانیکی آن پی به ماهیت این موجود زنده ببرند. دریافت پاسخ‌های مکانیکی و الکتریکی دستگاه‌هایی را می‌طلبد که هم از لحاظ اقتصادی به صرفه باشند و هم از دقت بسیار بالایی برخوردار باشند تا احتمال خطا را کاهش دهند با توجه به گسترش روز‌افزون تکنولوژی نانو در عرصه‌های مختلف علمی، شناخت خواص و قابلیت‌های ساختارهای نانومتری از اهمیت فراوانی برخوردار است. وجود ویژگی‌های منحصر به فرد در ابعاد نانومتری که در ابعاد بزرگتر قابل مشاهده نیست، امکان دستیابی به قابلیت‌های جدیدی را در افزاره‌هایی بر مبنای نانو ساختارها فراهم آورده است. نانو حسگرها از جمله این افزاره‌ها هستند که کاربردهای پزشکی وسیعی به ویژه در حوزه‌ی شناسایی سلول‌های سرطانی دارند.
بررسی خواص الکتریکی سلول‌ها اهمیت بسیار دارد
سرطان بیماری است که تمام مکانیزیم‌های بیوشیمیایی، الکتریکی و مکانیکی سلول را تحت تأثیر قرار می‌دهد. تغییر اسکلت سلولی، میرا شدن نوسان الکترو دینامیکی، میکروتوبول‌ها، از دست رفتن خواص دی الکتریک غشای سلول و اختلال در عملکرد کانال‌های یونی بارزترین نمونه‌های تغییرات الکتریکی و مکانیکی سلول در اثر سرطانی شدن می‌باشند.
محمد عبدالاحد، عضو هیئت علمی دانشگاه تهران در گفتگو با خبرنگار فن‌آوری نوین باشگاه خبرنگاران جوان گفت: زمانی که ترکیب غشا در سلول‌های سرطانی تغییر کند گذردهی بیشتری در حرکت یون‌های پتاسیم، منیزیم و کلسیم به بیرون سلول رخ می‌دهد و انباشتگی یون‌های سدیم درون سلول صورت می‌گیرد که موجب می‌شود جریان الکتریکی افزایش یابد.
در زمینه‌ی بررسی الکتریکی، اتصال الکتریکی مناسب و دقیق میان سلول و الکترود الکتریکی برای مطالعات بیوفیزیکی و بررسی بیماری‌ها بسیار مهم و حیاتی است. استفاده از الکترودهای نانو متری مانند نانو لوله‌های سیلیکونی رسانا زمینه جدیدی از تحقیقات را در مورد بررسی بیوالکتریکی و الکترو فیزیولوژی سلول‌ها باز کرده است.
استفاده از نانو لوله‌های سیلیکونی برای تشخیص سلول‌های سرطانی
برای بررسی رفتار سلولی و تخریب غشا برای سلول‌های مخاطی (که پاسخ الکتریکی ضعیفی دارند) در زمان بیمار شدن، سرطانی شدن، باز و بسته شدن کانال‌ها و افت خواص دی‌الکتریک در فسفولیپید غشا، که تأثیر ناچیزی در سیگنال گرفته شده از غشا دارد، می‌توان از اندازه‌گیری سیگنال الکتریکی درون سلولی توسط نانو پروب ساخته شده از نانو لوله‌های سیلیکونی استفاده کرد.
عبدالاحد در خصوص استفاده از این نانو لوله‌ها برای تشخیص سرطان معتقد است با وجود اینکه فعالیت‌های چشمگیری در زمینه ساخت اینگونه نانو الکترودها انجام گرفته است و پیشرفت‌های بسیاری انجام گرفته است تا به حال گزارشی در زمینه‌ی استفاده از نانو لوله‌های سیلیکونی برای سیگنال‌گیری از سلول برای بررسی بیوالکتریکی تخریب عملکرد سلول در زمان سرطانی شدن و همچنین در زمینه‌ی سیگنال‌گیری از سلول ارائه نشده است.
علاوه بر این هیچ مقاله‌ای و زمینه‌ی ارتباط بین رفتارهای الکتریکی و مکانیکی سلول به ویژه برای تشخیص سرطان ارائه نشده است، به طور مختصر با کمک چنین نانو پروب‌هایی هرگونه تأثیر جزئی مکانیکی، شیمیایی و تحریک الکترو مغناطیسی روی ساختار بیوالکتریکی و رفتار سلول به عنوان شاخصی جدید برای بیماری‌های سلول می‌باشد و اختلالات سلول قابل کشف است که این کمک بزرگی برای تشخیص و درمان بیماری به شمار می‌رود.
تلاش محققان دانشگاه تهران برای معرفی مکانیزم تشخیص سلول‌های سرطانی
محمد عبدالاحد در توضیح ساختار کاوشگرهای متشکل از نانو لوله‌های سیلیکونی افزود: برای طراحی ساختار افزاره مایک پروسه ساده و بسیار ارزان قیمت را برای ساخت این نانوپروب پیاده کردیم. کاتالیست چند لایه طلا، نیکل روی سوزن‌های تنگستنی لایه نشانی می‌شود و نانو لوله‌های سیلیکونی به صورت گاز – مایع- جامد رشد داده می‌شوند.
هدایت الکتریکی نانو لوله‌های سیلیکونی به طرز قابل توجهی با آلایش فسفر و لایه نشانی لایه‌ی نازکی از طلا در حدود پنج نانومتر افزایش پیدا می‌کند.
پس از ساخت افزاره با استفاده از سلول‌های استاندارد سرطانی با درجه‌های مختلف سرطانی و سلول سالم به این نتیجه رسیدیم که جریان ترانزیستور در حضور سلول‌های سرطانی روی سطح نانوسیم‌های سیلیکونی در مقایسه با سلول‌های سالم افت محسوسی دارد و افزاره مطابق انتظار عمل می‌کند.
با توجه به سازگاری بیولوژیکی نانویسم‌های سیلیکونی امکان زندگی، رشد و تقسیم سلول ها روی افزاره در بازه زمانی نسبتاً طولانی 72 ساعته امکان‌پذیر است، لذا از این افزاره در راستای بررسی و مقایسه‌ی سرعت رشد و تکثیر سلول‌های سالم و سرطانی نیز استفاده کرد.
نانو لوله‌ها و نانویسم‌های سیلیکونی به دلیل خواص گسترده‌ای که دارند قابلیت این را دارند که در بسیاری از موارد جهت ساخت حسگرهای بیولوژیکی استفاده شوند.
عبدالاحد با اشاره به نسل‌های پیشین سنسورهای پیشنهادی خود می‌گوید: نسل اول سنسورها با نانو لوله‌های کربنی بر پایه‌ی سیلیکون که سلول‌های سرطانی را به دام مکانیکی می‌انداخت، یکبار مصرف بودند و استفاده از آنها محدود بود زیرا فقط در حالت محلول قابل استفاده بودند، نسل دوم این سنسورها نیز ترانزیستورهایی بر پاییه سیلیکون معرفی شدند که صرفه‌ی اقتصادی نداشتند، اما نسل سوم سنسورها با نانویسم مبتنی بر سیلیکون، از کاربرد وسیع و دقت خوبی برخوردار بود و هزینه‌ی پایینی برای ساخت آن نیاز بود به مرحله‌ی تجاری سازی رسید و توسط ستاد نانو مورد حمایت قرار گرفت، امید است از این نسل سنسورها در آزمایشگاه‌های پاتولوژی استفاده شود.
گزارش از یاسمن قاسمی
انتهای پیام/