تشخیص ذات‌الریه تنها با شنیدن صدا!

به گزارش مجله خبری نگار/بهار،ممکن است در آینده دیگر نیازی به انتظار برای عکس‌برداری از قفسه سینه یا نتایج آزمایشگاه برای تشخیص ذات‌الریه و سایر بیماری‌های مرتبط با ریه نباشد، چرا که محققان نمونه اولیه یک حسگر قابل حمل را توسعه داده‌اند که پتانسیل تشخیص چنین شرایطی را از روی نفس فرد دارد.

این حسگر به گونه‌ای طراحی شده است که با تجزیه و تحلیل نانوذراتی که بیمار ابتدا استنشاق می‌کند، کار کند. هنگامی که این نانوذرات سپس بازدم می‌شوند، نشانگر‌های زیستی متصلی را حمل می‌کنند که می‌توانند شواهدی از بیماری در اعماق بدن را آشکار کنند.

این نمونه اولیه توسط تیمی از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) ساخته شده است و «پلاسمواسنیف» (PlasmoSniff) نام دارد.

گفتنی است که این حسگر هنوز روی انسان آزمایش نشده و فقط روی موش‌ها آزمایش شده است، به این معنی که برای آماده‌سازی آن برای استفاده در کلینیک‌ها و مطب پزشکان، کار بیشتری لازم است. با این حال، محققان به ایده خود امیدوارند.

آنها فکر می‌کنند که این حسگر با آزمایش‌های بیشتر می‌تواند یک وسیله سریع و راحت در کلینیک‌ها یا حتی خانه‌ها باشد؛ بدون نیاز به لوازم الکترونیکی در سطح آزمایشگاهی که معمولاً فقط در بیمارستان‌ها یافت می‌شوند.

آدیتیا گارگ (Aditya Garg)، مهندس مکانیک و عضو این تیم تحقیقاتی می‌گوید: ما در عمل تصور می‌کنیم که یک بیمار، نانوذرات را استنشاق می‌کند و ظرف حدود ۱۰ دقیقه، یک نشانگر زیستی مصنوعی را که وضعیت ریه را گزارش می‌دهد، بیرون می‌دهد. فناوری جدید PlasmoSniff ما امکان تشخیص این نشانگر‌های زیستی بازدمی را ظرف چند دقیقه در محل مراقبت فراهم می‌کند.

نانوذراتی که این حسگر تشخیص می‌دهد، چندین سال است که در حال توسعه هستند. نشانگر‌های زیستی یا برچسب‌های شیمیایی همراه آنها، هنگامی که با آنزیم‌های پروتئاز خاص (قطعات کوچک پروتئین) که مختص بیماری‌های خاص هستند، تماس پیدا می‌کنند، جدا می‌شوند.

این به محققان سیگنالی می‌دهد که باید مراقب آن باشند، اما این نشانگر‌های زیستی فقط در مقادیر بسیار کمی در بازدم بیرون می‌آیند. این سیستم جدید برای تشخیص این ردپا‌های ظریف از رویکردی به نام پلاسمونیک (مطالعه و دستکاری نور) استفاده می‌کند که نام PlasmoSniff از آن گرفته شده است.

به طور مشخص، این حسگر به تکنیکی به نام «طیف‌سنجی رامان» متکی است که در آن از نور برای اندازه‌گیری ارتعاشات یک مولکول استفاده می‌شود. این ارتعاشات به عنوان نشانه‌هایی برای حرکت اتم‌ها در پیوند‌های شیمیایی عمل می‌کنند و می‌توانند برای شناسایی مولکول‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

خود حسگر از نانوذرات طلا که روی یک لایه نازک طلا معلق شده‌اند، استفاده می‌کند. طلا فلزی ایده‌آل برای پلاسمونیک است. شکاف‌های میکروسکوپی پوشیده از آب درون حسگر، نشانگر‌های زیستی هدف را به دام می‌اندازند و ارتعاشات آنها را به اندازه‌ای تقویت می‌کنند که قابل تشخیص باشند.

بازدم انسان مملو از ترکیبات آلی فرار (VOC) است که همه چیز را از وضعیت میکروبیوم روده ما گرفته تا میزان کارایی فرآیند‌های متابولیک بدن نشان می‌دهد، اما این حسگر تازه طراحی شده تنها بخش کوچکی از مواد شیمیایی بازدم را تشخیص می‌دهد.

لوزا تادس (Loza Tadesse)، مهندس مکانیک و از اعضای این تیم تحقیقاتی می‌گوید: این مثل مشکل یافتن سوزن در انبار کاه است. روش ما آن سوزنی را که در غیر این صورت گم می‌شد، تشخیص می‌دهد.

محققان در حال حاضر در مرحله نمونه اولیه هستند. آنها به جای انسان از موش‌ها برای آزمایش حسگر استفاده کردند و فقط یک نشانگر زیستی خاص را اسکن کردند.

آزمایش روی تنفس انسان پیچیده‌تر خواهد بود و محققان همچنین باید یک وسیله ماسک‌مانند بسازند که بتوان از آن برای تجزیه و تحلیل نفس بیمار در مدت زمان حدود پنج دقیقه استفاده کرد.

این وسیله با دستگاهی شبیه به دستگاه استنشاق آسم ترکیب می‌شود تا نانوذرات را استنشاق کند. در افراد سالم، این نانوذرات به سادگی و بدون تجزیه شدن توسط بیماری، از بدن خارج می‌شوند.

اگر توسعه این فناوری در سال‌های آینده موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند یک روش جدید و قابل توجه برای نظارت و تشخیص بیماری باشد؛ روشی که به گفته محققان می‌تواند برای اهداف متنوعی، نه فقط برای بررسی مشکلات تنفسی مانند ذات‌الریه، بلکه برای تشخیص بیماری‌های مختلفی تطبیق داده شود.

حتی ممکن است کاربرد‌هایی برای PlasmoSniff خارج از سلامت انسان، در هر موقعیتی که نیاز به شناسایی مقادیر کمی از مواد شیمیایی در هوا با یک حسگر قابل حمل باشد، وجود داشته باشد.

تادس می‌گوید: این فناوری فقط به این نشانگر‌های زیستی یا حتی کاربرد‌های تشخیصی محدود نمی‌شود. این دستگاه می‌تواند مواد شیمیایی صنعتی یا آلاینده‌های موجود در هوا را نیز بو بکشد. اگر مولکولی بتواند با آب پیوند‌های هیدروژنی تشکیل دهد، می‌توانیم از اثر انگشت ارتعاشی آن برای تشخیص آن استفاده کنیم. این یک پلتفرم کاملاً جهانی است.