طراحی دستگاه بویایی نوری برای شناسایی زودهنگام سرطان‌های خونی

۱۰:۰۴ – ۰۹ شهريور ۱۴۰۴

آی آر آر اس اس – به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این فناوری نوین از آنجا اهمیت دارد که ترکیبات آلی فرّار خون به‌عنوان نشانگر زیستی سرطان خون شناخته می‌شوند. در این طراحی جدید، پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری نانو، آرایه‌ای متشکل از هفت عنصر حسگر فلورسانس شامل نانوکلاستر‌های فلزی، نقاط کوانتومی را روی بستری از کاغذ واتمن نشاندند. این بستر کاغذی در یک محفظه مکعبی کوچک که با فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته شده بود قرار گرفت. دستگاه شامل دو بخش اصلی یعنی ناحیه حسگر و ناحیه نگهداری نمونه است که در فضایی کوچک و قابل‌حمل ادغام شده‌اند.

عملکرد دستگاه به این صورت است که تنها با استفاده از ۶۰ میکرولیتر نمونه خون، در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد و طی مدت سه ساعت، تغییرات فلورسانسی ویژه‌ای در عناصر حسگر ایجاد می‌شود. این تغییرات ناشی از واکنش ترکیبات آلی فرّار خون با حسگر‌ها بوده و به‌صورت یک امضای رنگ‌سنجی قابل تشخیص ظاهر می‌شوند. سپس داده‌های تصویری حاصل با استفاده از روش آماری «تحلیل افتراقی خطی» (LDA) پردازش می‌شوند تا تمایز دقیق میان نمونه‌های سالم و سرطانی مشخص شود.

برای ارزیابی عملکرد این سامانه، پژوهشگران ۷۰ مورد تازه از بیماران مبتلا به لوسمی (سرطان خون حاد) و ۵۱ فرد سالم در رده سنی ۲۰ تا ۵۰ سال را مورد بررسی قرار دادند. تمامی بیماران پیش از شروع درمان شیمی‌درمانی انتخاب شدند تا امکان سنجش دستگاه در مرحله تشخیص اولیه فراهم شود. نتایج نشان داد که دستگاه توانست تمامی نمونه‌های سرطانی و سالم را با دقت بسیار بالا از یکدیگر تفکیک کند.

این دستگاه بویایی نوری مینیاتوری، مجموعه‌ای از مزایا را برای کاربرد در تشخیص پزشکی به همراه دارد:

غیر تهاجمی یا کم‌تهاجمی بودن: برخلاف روش‌های رایج مانند نمونه‌برداری مغز استخوان، این فناوری تنها به مقدار اندکی خون نیاز دارد.

اندازه کوچک و قابل‌حمل بودن: طراحی کاغذی و استفاده از چاپ سه‌بعدی موجب سبک و ساده شدن دستگاه شده است.

سرعت و هزینه پایین: فرایند تشخیص در مدت کوتاهی انجام می‌شود و نیاز به تجهیزات پیچیده و گران‌قیمت ندارد.

حساسیت و اختصاصیت بالا: دقت صد درصدی در تمایز نمونه‌ها بیانگر توان تشخیصی فوق‌العاده دستگاه است.

تشخیص سرطان‌های خونی، به‌ویژه لوسمی حاد، معمولاً بر اساس وجود 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 اهمیت ویژه‌ای می‌یابد. هدف اصلی این پژوهش نیز ارائه ابزاری ساده و سریع برای شناسایی بیماران در مراحل ابتدایی و پیش از آغاز درمان 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 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 می‌تواند به تجاری‌سازی و کاربرد گسترده این فناوری کمک کند.

با وجود این محدودیت‌ها، دستاورد جدید دانشگاه شیراز یک گام مهم در مسیر توسعه ابزار‌های تشخیص سریع، ارزان و دقیق سرطان خون به شمار می‌رود. این فناوری نه‌تنها می‌تواند در حوزه هماتولوژی تحولی 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.