موضوعات: سرطان، نانوذرات،
«نانو شناگرها» (nanoswimmers) می توانند میکروتومورهایی را که با تصویربرداری سنتی غیرقابل تشخیص هستند، آشکار کنند.
محققان در حال بررسی استفاده از نانوذرات تزریقی هستند که می توانند به سرعت تومور میکروسکوپی را در خود جای دهند. این یک تکنیک جدید است که میتواند راه را برای تشخیص زودهنگام تومورهای کوچکی که ممکن است در فناوریهای تصویربرداری سنتی نشان داده نشوند، هموار کند. در مطالعهای که در اکتبر در مجله IEEE Internet of Things Journal منتشر شد، یک تیم، راهی برای هدایت سریعتر نانوذرات تشخیصدهنده سرطان به سمت تومور و در عین حال استفاده از منابع کمتر پیدا کردهاند.
بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، حدود 13 میلیون نفر در سراسر جهان در سال 2023 بر اثر سرطان می توانند جان خود را از دست بدهند. یکی از راه های کلیدی برای کاهش میزان مرگ و میر از طریق تشخیص زودهنگام این بیماری است، با این حال تکنیک های تصویربرداری پزشکی موجود وضوح محدودی را در تشخیص تومورهای میکروسکوپی با قطر کمتر از 0.5 میلی متر ارائه می دهند.
یفان چن، استاد دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین ، در چنگدو توضیح میدهد: ظهور فناوریهای نانو امیدی قوی برای حل این مشکل ایجاد میکند، زیرا اندازههای کوچک نانوذرات آنها را قادر میسازد از رگهای خونی نشت کرده و در تومورها تجمع کنند.
با این حال، توسعه این «نانو شناگرها» که می توانند به طور موثر در سراسر بدن بیمار پراکنده شوند، در حالی که به اندازه کافی در محل سرطان تجمع می یابند، می تواند دشوار باشد. مطالعات گذشته نشان می دهد که تنها 0.7 درصد از نانوذرات تزریق شده به هدف خود می رسند.
دو راه حل برای کمک به نانوشناگران برای هدف گیری بهتر تومورها وجود دارد. اولین مورد این است که با استفاده از میدان مغناطیسی اعمال شده در خارج از بدن بیمار، آنها به محل مشکوک به سرطان راهنمایی شوند. این رویکرد به حرکت نسبتاً سریع ذرات در بدن کمک میکند – اما نیاز به نظارت زیادی دارد، زیرا نانوشناگرها باید به طور مداوم در طول فرآیند نظارت و هدایت شوند.
گزینه دیگر توسعه نانوشناگرهای خودکششی (self-propelled) است که به طور مستقل در داخل بدن انسان حرکت می کنند و تمایل شیمیایی برای تجمع در تومورها دارند. به عنوان مثال، نانوشناگرهایی که برای جذب به سمت محیطهای اسیدی طراحی شدهاند، به سمت تومورها جذب میشوند که بیشتر از بافتهای سالم اسیدی هستند. اما، نانوشناگرهای خودمختار تمایل دارند بسیار کندتر از نانوشناگرهای هدایت شونده مغناطیسی حرکت کنند.
راه حل چن این است که مزایای هر رویکرد را برای یک راه کارآمدتر برای هدف قرار دادن تومورها ترکیب کند. تیم او ناوگانی از نانوشناگرهای نیمه خودمختار را پیشنهاد می کند که شروع به جذب به سمت محل سرطان می کنند. در سناریوی نظری آنها، سرعت و الگوی تجمع، گهگاه اندازه گیری می شود تا یک الگوی کلی از محل همگرایی نانوشناگرها مشاهده شود. با استفاده از این اطلاعات، ازدحام نیمه خودمختار میتواند با سرعت بیشتری به صورت مغناطیسی در جهت بهینه به سمت تومور هدایت شود.
در مطالعات، محققان از شبیهسازیها استفاده میکنند تا نشان دهند که این «تکنیک نمونهبرداری نقطهای» دادههای به اندازه کافی دقیق برای هدایت گروه نیمه مستقل به سمت هدف با استفاده از 90 درصد منابع نظارتی کمتر فراهم میکند.
چن میگوید: «مطالعات ما نشان دادهاند که با استفاده از [رویکرد نیمه خودمختار] در مقایسه با تکنیکهایی که در آن نانوذرات غیرخودران با هدایت صفر به بدن تزریق میشوند، میتوان به افزایش صد برابری در کارایی هدفگیری دست یافت».
در حالی که نانوشناگران با هدایت مغناطیسی در حال حاضر وجود دارند، گروه چن در حال کار بر روی توسعه ناوگان نیمه خودمختار است. چن با اشاره به اینکه تیمش چندین اختراع ثبت کرده است، میگوید: «پیشبینی میکنیم که تجاریسازی این فناوری در سه تا پنج سال آینده پس از تکمیل آزمایشهای اثبات مفهوم حیوانی اتفاق بیفتد. ما همچنین در حال برقراری ارتباط با چندین شرکت فناوری پزشکی در چین برای برنامههای تجاریسازی هستیم.»
رفرنس:
This article appears in the January 2024 print issue as ““Nanoswimmers” Reveal Microtumors.”