تشخیص میزان انتشار سلول‌های سرطانی با نانولوله‌های کربنی
تشخیص میزان انتشار سلول‌های سرطانی با نانولوله‌های کربنی
بر اساس تحقیقات محققان در دانشگاه واشنگتن در سن لوئیس و دانشگاه دولتی نیویورک، تصویربرداری فتوآکوستیک با استفاده از واسطه‌ی کنتراستی از جنس نانولوله کربنی تک‌دیواره به جای روش بیوپسی سنتینل غده لنفاوی در تشخیص سرطان پستان قابل استفاده است.
وجود نخستین سلول‌های سرطانی در غدد لنفاوی مجاور از علائم اولیه انتشار سلول‌های سرطانی در ابتلا به سرطان پستان است.
برای تشخیص سرطان می‌توان از نزدیک‌ترین غدد لنفاوی نمونه‌برداری کرد تا در صورت مثبت بودن نتیجه، تمامی غدد لنفاوی زیر بغل را خارج کرد. ویژگی این روش آن است که در صورت منفی بودن نمونه‌برداری، دیگر نیازی به انجام عمل جراحی نیست.
بی‌شک بیوپیسی سنتینل غده لنفاوی، نسبت به قطع و بیرون آوردن غده‌ی لنفاوی زیر بغل قابل قبول‌تر است، اما معایبی دارد؛ مثلاً برای یافتن غده لنفاوی حاوی سلول سرطانی، ماده ردیاب رادیواکتیو را که پرتو نور گاما ساطع می‌کند، به سینه تزریق می‌کنند.
در این روش تضمینی برای یافتن تمامی غدد دارای سلول سرطانی وجود ندارد و ممکن است مشکلاتی را به همراه داشته باشد که از آن جمله می‌توان به این مورد اشاره کرد که بیماران و احتمالاً درمانگران در معرض تابش پرتوهای یونیزه‌شده خواهند بود.
بر اساس تحقیقات محققان در دانشگاه واشینگتن در سن لوئیس و دانشگاه دولتی نیویورک، تصویربرداری فتوآکوستیک با استفاده از واسطه کنتراستی از جنس نانولوله کربنی تک‌دیواره به جای روش بیوپسی سنتینل غده‌ی لنفاوی مورد استفاده قرار گرفته‌است.
آزمایش‌های انجام‌شده در خارج از بدن موجود زنده نشان داده‌است که از طریق تصویربرداری فتوآکوستیک با نانولوله کربنی تک‌دیواره، می‌توان غدد لنفاوی حاوی سلول سرطانی را تشخیص داد.
در این روش با افزودن گروه‌های وظیفه‌مند به نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره می‌توان امکان مشاهده علایم سرطان را نیز در تصویربرداری فراهم کرد.
اساس تصویربرداری فتوآکوستیک تبدیل انرژی نورانی به انرژی گرمایی در هنگام بمباران بافت‌های زیست‌شناختی با پالس‌های لیزری است.
گرم کردن موضعی بافت باعث انبساط ترموالاستیک و ایجاد امواج فشاری می‌شود که در صورت ایجاد اختلاف بین سیگنال فتوآکوستیک و ساختارهای هدف، همچنین دیگر اجزای بافتی تصاویر اولتراسوند تشکیل می‌شوند.
دکتر وانگ لی هونگ، همکار پروژه در آزمایشگاه تصویربرداری نوری دانشگاه واشنگتن گفت: «ویژگی جذب نور نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره سبب شد تا از آنها به‌عنوان واسطه‌های کنتراست فتوآکوستیکی استفاده کنیم.
وجود طیف وسیع جذب نور نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره نیز کمک کرد تا بتوانیم از آنها به‌عنوان واسطه‌های کنتراست در منطقه‌ی قابل رؤیت و نزدیک به زیر قرمز استفاده کنیم. این نانولوله‌ها به‌سادگی وظیفه‌مند می‌شوند تا بیومارکرها را برای تصویربرداری فتوآکوستیک مولکولی نشانه روند.»
ذرات اپتیکی
بر اساس نظر دکتر وانگ، فاصله متوسط موجود میان غدد لنفاوی سینتینل و سینه تقریباً 12 میلی‌متر است، تصویربرداری در این عمق به نور نزدیک به زیر قرمز نیاز دارد، بنابراین هر واسطه کنتراست در این باند فرکانسی جذب می‌شود.
اندازه ذرات مورد استفاده به‌عنوان واسطه‌های کنتراست بسیار بااهمیت است، همچنین باید زمان حمل به غده‌ی لنفاوی حاوی سلول سرطانی نسبتاً کوتاه و این در حالی است که میزان آشکارسازی باید سریع باشد.
در آزمایش‌های فانتوم ـ که در آنها از بافت جوجه برای شبیه‌سازی سینه انسان استفاده شده‌است ـ منبع نوری با طول موج 793 نانومتر برای دریافت سیگنال فتوآکوستیک از نانولوله‌های تک‌دیواره‌ای کربنی در عمق بیش از 20 نانومتر به کار گرفته شد. در این حالت نانولوله مورد استفاده در زیر بافت با کمک تصاویر اولتراسوند به وضوح مشاهده شد.
از این روش در خارج از بدن موجود زنده روی موش‌های صحرایی نیز استفاده شده‌است. تصاویر غدد لنفاوی حاوی سلول سرطانی به دست‌آمده در فواصل زمانی 25 تا30 دقیقه بعد از تزریق نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره دارای کنتراست بالایی بودند که وضوح تصویری خوبی هم داشتند.
قدرت سیگنال فتوآکوستیک دریافتی از نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره همچنین در هنگام استفاده از لیزر تنظیم‌شده در طول موج های مختلف نزدیک به زیرقرمز (740-820 نانومتر) حفظ شد.
به گزارش ستاد ویژه توسعه فن‌آوری نانو، استاد وانگ بیان داشت: «پس از گذشت دقایقی از زمان تزریق، نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره در زمان کوتاهی در غده‌ی لنفاوی انباشته شدند و ما توانستیم در تصویر فتوآکوستیک غده را مشاهده کنیم. مدت زمان مشاهده با توجه اینکه نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره چندین ساعت در غده باقی ماندند، زیاد بود.»
بر اساس گفته‌های استاد وانگ، زیست‌سازگاری نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره در خارج از محیط بدن باید قبل از هرگونه استفاده کلینیکی مورد بررسی قرار گیرد، همچنین تصویربرداری همزمان ممکن است برای کاربردهای کلینیکی مورد نیاز باشد.
پروفسور وانگ در پایان افزود: « هم‌اکنون این سیستم تصویربرداری به‌دلیل پایین بودن سرعت تجسس، محدودیت دارد و امید می‌رود بتوان با استفاده از لیزر دارای قابلیت فرکانس تکرار، پالس قوی‌تر و یک سیستم آرایه‌ای اولتراسوند جمع‌آوری داده‌ها را سرعت بخشید و با این کار امکان انجام تصویربرداری فتوآکوستیک در زمان واقعی را فراهم کنیم.»