تشخیص سرطان با چشم میگوی مانتیسی؛ انقلابی در تکنولوژی آندوسکوپی

عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - میلیون ها سال تکامل به میگوی مانتیسی چشم های مرکبی را بخشیده است که با استفاده از آنها می تواند وعده های غذایی خود را در محیط زیر آب پیدا کند. به تازگی، طراحی طبیعی این چشمان الهام بخش ساخت حسگر دوربین جدیدی شده اند که با استفاده از آن می توان سلول های سرطانی را درون بدن بیمار شناسایی کرد. 

حسگر پلاریزاسیون؛ چگونه نور می تواند سلول های سرطانی را افشا کند؟

مهندسان موفق به توسعه حسگری برای تقلید توانایی میگوی مانتیسی در فیلتر کردن نور پلاریزه شده اند. حساسیت نسبت به نور پولاریزه شده می تواند به تشخیص سرطان کمک کند زیرا ضایعات سرطانی تمایل به بازتاب نور به شیوه ای دارند که دپلاریزاسیون بیشتر نسبت به بافت سالم را موجب می شوند. آزمایش های صورت گرفته روی موش ها نشان داده اند که این حسگر جدید چگونه می تواند به شناسایی ضایعات سرطانی که از طریق معاینه آندوسکوپی رایج تشخیص آنها دشوار است، کمک کنند. 

به گفته "جاستین مارشال"، دانشمند نوروبیولوژی در موسسه مغز دانشگاه کوئینزلند، طبیعت از اصول طراحی ظریف و کارآمد سود می برد و از این رو ما می توانیم میلیون ها سال تکامل چشم میگوی مانتیسی - مهندسی طبیعی - را با فناوری نسبتا جدید خود ترکیب کنیم.

میگوی مانتیسی از طریق سلول های چشمی و با استفاده از میکرو ویلی (microvilli) که شبیه اشیا مو مانند کوچک است اقدام به فیلتر نور پلاریزه شده می کند. در مقام مقایسه، حسگر جدید از نانوسیم های آلومینیوم که به همراه هم همانند فیلترهای پولاریزاسیون خطی عمل می کنند اثری مشابه با چشمان میگوی مانتیسی ایجاد می کنند. 

تاکنون، حسگر جدید تنها حسگر تصویربرداری پلاریزاسیون با توانایی قرار گرفتن در سر دستگاه های آندوسکوپی انعطاف پذیر محسوب می شود که پزشکان برای ورود به بدن بیماران استفاده می کنند. این حسگر برای کمک به شناسایی ضایعاتی که دیدن و تمیز آنها از بافت سالم دشوار است می تواند مفید باشد.

در آزمایشات صورت گرفته روی موش ها، حسگر در کنار دوربین CCD حساس به فلورسانس که برای شناسایی مناطق سرطانی طراحی شده، استفاده شده است زیرا یک رنگ فلورسنت ویژه در بافت غیر طبیعی بیش از سلول های عادی جمع می شود. چندین عضو تیم بین المللی حاضر در این مطالعه از جمله مهندسان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، عینک های پیشرفته ای با توانایی کمک به جراحان برای شناسایی سرطان از طریق نشانگرهای فلورسنت توسعه داده اند.

حسگر پلاریزاسیون کاربردهای دیگری دارد که فراتر از غربالگری سلول های سرطانی است. به عنوان مثال، از این حسگر می توان برای تولید دستگاه ضبط عصبی قابل کاشت استفاده کرد که می تواند به مطالعه فعالیت عصبی حیوانات کمک کند. همچنین، امکان تصویربرداری زنده که استرس و فشار بافت بیولوژیکی نرم را نشان می دهد، وجود دارد. زیست شناسان دریایی در دانشگاه تگزاس نیز از این حسگر جدید برای مطالعه چگونگی جذب ماهی دم شمشیری ماده به الگوهای تزئینی روی دم ماهی های نر که تنها در نور پلاریزه شده قابل مشاهده هستند، استفاده کرده اند.

مهندسی طبیعت؛ چشمی که فراتر از ماده را می بیند

داستان تکامل میگوی مانتیسی و چشمان مرکب حیرت انگیز آن، نمونه ای درخشان از پتانسیل ناتمام بیومیمتیک در خدمت پزشکی مدرن است. در حالی که فناوری های رایج آندوسکوپی در تشخیص تفاوت های ظریف بافت های سرطانی و سالم دچار محدودیت هستند، طبیعت با بهره گیری از نور پلاریزه شده، راه حلی میلیون ساله را در اختیار ما قرار داده است. حسگرهای نانوسیمی که با الگوبرداری از ساختار «میکرو ویلی» چشم این سخت پوست ساخته شده اند، نه تنها یک جهش بزرگ در تشخیص زودهنگام تومورها محسوب می شوند، بلکه مرزهای تصویربرداری عصبی و بیولوژی دریایی را نیز جابه جا کرده اند. این تلاقیِ میان «زیست شناسی دریا» و «مهندسی نانو»، ثابت می کند که پاسخ بسیاری از معماهای پیچیده بشری، در جزئیات ظریف تکامل موجودات زیر آب نهفته است.

ساختار مهندسی شده دست ؛ 7 لایه از حفاظت تا حرکت (+اینفوگرافیک)

بیشتر بخوانید:

دوربین دستی اشعه گاما سرطان را در زیر پوست شکار می‌کند

تماشاخانه

قاب هوایی از جمعیت گسترده حاضر در مسیر تشییع پیکر مطهر رهبر شهید انقلاب در مشهد مقدس

تصاویری از خیابان‌های مشهد یک ساعت مانده به آغاز مراسم تشییع

فیلم های دیگر