نورنیوز-گروه اجتماعی: تصور کنید که تشخیص سرطان در مراحل اولیه، در خانه به سادگی، با سرعت و با هزینهای مانند اندازهگیری قند خون یا آزمایش بارداری باشد.
محققان چینی یک دستگاه غربالگری دستی سرطان ساختهاند که قادر به تشخیص نشانگرهای زیستی سرطان در مراحل اولیه تنها با یک قطره خون است.
این فناوری جدید که توسط دانشگاه وستلیک(Westlake) در چین توسعه داده شده است، تجهیزات آزمایشگاهی به اندازه یخچال را به یک دستگاه قابل حمل تبدیل میکند و در عین حال دقت تشخیص را افزایش میدهد.
روزنامه ساوث چاینا مورنینگ پست(SCMP) گزارش داد که این تیم، دقت را تا حدود ۱۰ هزار برابر روشهای مرسوم افزایش داده است.
این سیستم از یک تراشه حسگر سهبعدی BIC استفاده میکند که برای کار، فقط به تراشه، یک منبع نور الایدی و یک آشکارساز نوری نیاز دارد.
اندازهگیری زمزمههای نور
امید به بیوپسی (گرفتن آثار میکروسکوپی تومور از یک نمونه خون ساده) مدتهاست که یک چالش بوده است. پزشکان برای دریافت سیگنالهای ضعیف تومورهای مراحل اولیه، به دستگاههای عظیمی نیاز داشتند که مملو از مسیرهای نوری پیچیده، طیفسنجهای گرانقیمت و منشورهای حساس بودند. علاوه بر این، این آزمایشهای چند صد دلاری در آزمایشگاههای تخصصی موسسات، کیلومترها دورتر از بیمارانی که بیشترین نیاز را به آنها داشتند، انجام میشدند.
این تیم در این کار جدید سعی کرد تمرکز را از طول موجهای نور پیچیده، به شدت نور ساده تغییر دهد. نکته قابل توجه این است که تجهیزات حجیم با یک مکانیسم بسیار حساس به نام حسگر انکسارسنجی ماژوله شده Q جایگزین شدند.
برای مهار این امر، یک تراشه فراماده سهبعدی طراحی شد. این تراشه میتواند تغییرات میکروسکوپی در نحوه خمش نور را در هنگام وجود نشانگرهای زیستی سرطان تشخیص دهد. علاوه بر این، فرآیند کند و گرانقیمت تولید تراشه استاندارد با استفاده از یک تکنیک ساخت مبتنی بر آلومینیوم نوآورانه برطرف شد.
برای اینکه حساسیت باورنکردنی این سیستم را بهتر درک کنید، تصور کنید که کل محدوده خمش نور در امتداد یک خطکش یک متری کشیده شده است. در این مقیاس، این دستگاه آنقدر دقیق است که میتواند تغییراتی به کوچکی چند میلیونیم متر را تشخیص دهد.
دقت بالا
این تیم از فرآیند پر زحمت تولید تراشهها به صورت تک به تک فاصله گرفته و روشی شبیه به چاپ متحرک را اتخاذ کرده است. طبق گزارشها، این روش امکان تولید انبوه هزاران تراشه حسگر سهبعدی یکسان را روی یک نوار واحد فراهم میکند و هزینه تولید هر تراشه را به تنها ۵ دلار کاهش میدهد.
این تراشه مقرون به صرفه فقط به یک الایدی ساده و یک آشکارساز نوری برای اندازهگیری شدت نور نیاز دارد و یک دستگاه ساده و جمع و جور مناسب برای استفاده در منزل ایجاد میکند.
این تیم برای اثبات قدرت آن در دنیای واقعی، با دانشگاه شیامن(Xiamen) همکاری کرد تا با موفقیت نشانگرهای زیستی گریزان سرطان ریه (وزیکولهای خارج سلولی(sEVs)) را که معمولاً در سطوح بسیار پایین برای تشخیص تجهیزات آزمایشگاهی سنتی وجود دارند، ردیابی کند.
این دستگاه دستی در آزمایشها حدود ۱۰ هزار برابر حساستر از آزمایش آزمایشگاهی استاندارد(ELISA) در تشخیص نشانگرهای زیستی سرطان ریه در مراحل اولیه بود.
هنگامی که این دستگاه جیبی روی ۱۷۱ نمونه سِرُم بیمار ارزیابی شد، دقت قابل توجه ۹۴.۹ درصدی برای تشخیص زودهنگام سرطان و ۹۲.۱ درصدی برای نظارت پس از جراحی به دست آورد.
در مقایسه، روش آزمایشگاهی استاندارد تنها ۷۴.۷ درصد دقت دارد که نشاندهنده پتانسیل این دستگاه برای بهبود چشمگیر تشخیص زودهنگام و ردیابی بیمار است.
این پژوهش با اثبات اینکه حسگرهای فوق دقیق مبتنی بر نور را میتوان کوچک و با قیمت مناسب تولید انبوه کرد، طرحی قابل اعتماد برای نسل جدیدی از ابزارهای پزشکی جیبی ارائه میدهد.
هدف این فناوری، چه توسط یک پزشک در یک بیمارستان بزرگ شهری، چه توسط یک کارمند بهداشت در یک روستای دورافتاده یا توسط بیماری که روی میز آشپزخانه خودآزمایی انجام میدهد، استفاده شود، ارائه روشی جهانی و فوری و قابل دسترس کردن تشخیص زودهنگام بیماری سرطان در سراسر جهان است.
این پژوهش در مجله Nature Photonics منتشر شده است.