تشخیص زودهنگام سرطان پوست با خالکوبی هوشمند

پژوهشگران با ساخت یک خالکوبی هوشمند مبتنی بر نانوذرات و سوزن‌های میکروسکوپی موفق شدند ملانوما را تنها چند روز پس از شکل‌گیری و پیش از مشاهده ظاهری روی پوست تشخیص دهند.

به گزارش سیناپرس، پژوهشگران با توسعه یک خالکوبی هوشمند مبتنی بر نانوذرات و سوزن‌های میکروسکوپی موفق شدند روشی نوین برای شناسایی بسیار زودهنگام سرطان پوست ارائه کنند؛ فناوری‌ای که می‌تواند ملانوما را پیش از آن‌که حتی روی پوست قابل مشاهده شود، تشخیص دهد.

پژوهشگران کانادایی سامانه‌ای آزمایشی به نام SMEAR-ULM طراحی کرده‌اند که با استفاده از ترکیبی از میکرونیدل‌ها، نانوذرات و تصویربرداری فوق‌سریع تغییرات بسیار جزئی دمایی ناشی از تومور‌های پوستی را شناسایی می‌کند.

این فناوری قادر است میکروملانوم‌ها را تنها چهار روز پس از شکل‌گیری در مدل‌های آزمایشگاهی تشخیص دهد؛ زمانی بسیار زودتر از آنچه روش‌های متداول تصویربرداری حرارتی امکان‌پذیر می‌کنند.

ملانوما یکی از خطرناک‌ترین انواع سرطان پوست محسوب می‌شود و شانس بقا در بیماران زمانی به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد که بیماری در مراحل اولیه شناسایی شود.

با این حال تومور‌های بسیار کوچک معمولا در معاینات عادی با پوست سالم ترکیب می‌شوند و تشخیص آنها دشوار است. روش‌های فعلی عمدتا بر بررسی ظاهری پوست و سپس نمونه‌برداری یا بیوپسی متکی هستند؛ فرآیندی که هم ممکن است ضایعات تهاجمی اولیه را نادیده بگیرد و هم در برخی موارد باعث انجام نمونه‌برداری‌های غیرضروری شود.

دانشمندان در این پروژه به سراغ یکی از ویژگی‌های طبیعی سلول‌های سرطانی رفتند: تولید گرما. سلول‌های سرطانی نسبت به بافت سالم انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و همین فعالیت متابولیکی باعث ایجاد اختلاف‌های دمایی بسیار ظریف روی سطح پوست می‌شود. هرچند این پدیده سال‌هاست شناخته شده، اما دوربین‌های حرارتی رایج دقت کافی برای تبدیل آن به یک ابزار تشخیصی قابل اعتماد را ندارند.

سامانه SMEAR-ULM برای حل این مشکل از یک پچ کوچک حاوی سوزن‌های میکروسکوپی بدون درد استفاده می‌کند که روی پوست قرار می‌گیرد. این سوزن‌ها نانوذرات عناصر خاکی کمیاب را درست زیر سطح پوست تزریق می‌کنند و نوعی خالکوبی هوشمند موقت ایجاد می‌شود.

این نانوذرات مانند حسگر‌های میکروسکوپی دما عمل می‌کنند. زمانی که نور فروسرخ نزدیک به پوست تابانده می‌شود، ذرات نور مرئی منتشر می‌کنند و مدت‌زمان درخشش آنها بسته به دمای موضعی تغییر می‌کند. سامانه SMEAR-ULM سپس این واکنش را تنها در یک تصویربرداری فوق‌سریع ثبت کرده و آن را به نقشه‌ای دقیق از توزیع دمای پوست تبدیل می‌کند.

پژوهشگران می‌گویند روش‌های متداول مبتنی بر میکرونیدل معمولا نیازمند اسکن‌های مکرر هستند و استفاده از آنها در بافت زنده دشوار است. همچنین تصویربرداری مادون‌قرمز رایج با مشکلاتی مانند وضوح پایین و نویز تصویری روبه‌روست و اغلب تنها قادر به شناسایی تومور‌هایی بزرگ‌تر از پنج میلی‌متر است؛ اندازه‌ای که معمولا پزشکان در معاینه عادی نیز قادر به مشاهده آن هستند.

به گفته محققان فناوری جدید این محدودیت را پشت سر گذاشته است. ینگ‌مینگ لای از پژوهشگران پروژه اعلام کرد که این سامانه تمام اطلاعات لازم برای تهیه نقشه دمایی را تنها در یک برداشت تصویری ثبت می‌کند و حتی در شرایط پیچیده درون‌بدنی نیز عملکرد پایداری دارد.

این مطالعه روی مدل‌های موشی دارای جهش‌های ژنتیکی مشابه ملانوم انسانی انجام شده است. پژوهشگران معتقدند نتایج به‌دست‌آمده می‌تواند مسیر آزمایش‌های بالینی روی انسان را هموار کند. سیلوین ملوش از اعضای تیم تحقیقاتی تاکید کرد که این مدل‌های حیوانی تغییرات ژنتیکی مشاهده‌شده در ملانوم انسانی را با دقت بازسازی می‌کنند.

به نقل از برنا، دانشمندان همچنین معتقدند کاربرد این فناوری تنها به تشخیص سرطان پوست محدود نخواهد ماند. نسخه‌های آینده این سامانه می‌توانند برای پایش دیگر شاخص‌های زیستی مانند سطح pH و غلظت یون‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرند و راه را برای نسل جدیدی از تصویربرداری‌های زیست‌پزشکی باز کنند.

این پژوهش توسط دانشمندانی از موسسه پژوهش‌های علمی ملی کانادا (INRS) با همکاری پژوهشگران دانشگاه مونترآل انجام شده و نتایج آن در نشریه علمی Nature Sensors منتشر شده است.