برچسب‌های پوستی چگونه به تشخیص سرطان کمک می‌کنند؟

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، پیشرفت‌های علم مواد و الکترونیک مینیاتوری باعث ایجاد نسل جدیدی از برچسب‌های پوشیدنی شده است که می‌توانند بسیاری از معیارهای سلامت انسان، از استرس، سطح گلوکز و فعالیت‌های قلبی عروقی را اندازه‌گیری کند. مهندسان از این فناوری برای ایجاد یک پچ الکترونیکی با قابلیت نظارت بر مولکول‌های زیستی در بافت عمیق استفاده کرده‌اند که می‌گویند می‌تواند برای تشخیص طیف وسیعی از شرایط تهدیدکننده حیات از جمله اختلال عملکرد اندام‌ها و سرطان‌های بدخیم استفاده شود.

پچ الکترونیکی جدید کار دست مهندسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و توسعه تحقیقاتی است که در سال 2018 توسط همین گروه بررسی شد. پچ قبلی محققان از امواج فراصوت برای نظارت مداوم بر ضخامت رگ‌های خونی در حال تپش استفاده می‌کرد تا فشار خون را در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری کند.

این گروه از پژوهشگران اکنون با توسعه نسخه قبلی برای نظارت بر پرفیوژن خون، بیشتر به حوزه نظارت بر قلب و عروق پرداخته است. این عملکرد بدن کلید عملکرد بافت سالم و حمل و نقل اکسیژن و مواد مغذی است و زمانی که با مشکل مواجه شود می تواند نشان دهنده شرایطی مانند اختلال عملکرد شدید اندام ها و حملات قلبی باشد. در این میان تجمع غیرطبیعی خون می تواند نشان دهنده خونریزی یا تومورهای بدخیم باشد.

بنابراین، نظارت بر پرفیوژن خون به صورت مداوم می‌تواند به شناسایی این شرایط تهدیدکننده زندگی کمک کند. پژوهشگران در ابتدا از طریق تمرکز بر مولکول زیستی هموگلوبین در بافت‌های عمیق به دنبال شناسایی عوامل تهدیدکننده زندگی بودند.

شنگ زو، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد: «مقدار و محل هموگلوبین در بدن اطلاعات مهمی در مورد پرفیوژن یا تجمع خون در مکان‌های خاص ارائه می‌کند. "فناوری ما پتانسیل بالایی در نظارت دقیق بر گروه های پرخطر نشان می دهد و مداخلات به موقع را در لحظات فوری امکان پذیر می کند."

در حالی که فناوری‌های موجود مانند ام‌آر‌آی و توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس می‌توانند بیومولکول‌هایی مانند هموگلوبین را شناسایی کنند، اما نمی‌توانند این کار را به صورت مداوم انجام دهند و فقط می‌توانند آنها را نزدیکی پوست تشخیص دهند.

پچ تولید شده توسط این گروه برای ارائه یک گزینه نظارت طولانی مدت برای مولکول های زیستی عمیق با کمک لیزر طراحی شده است. این چسب انعطاف پذیر است و به راحتی به پوست می چسبد. همچنین دارای آرایه‌هایی از دیودهای لیزر و مبدل‌های پیزوالکتریک در یک ماتریس نرم سیلیکون پلیمری است که لیزرهای پالسی را به بافت‌های زیریت می‌فرستد. بیومولکول‌های موجود در بافت‌های عمیق این انرژی نوری را جذب می‌کنند و باعث انتشار امواج صوتی در اطراف خود می‌شوند.

شیائوکسیانگ گائو نویسنده این مطالعه می‌گوید: مبدل‌های پیزوالکتریک امواج صوتی را دریافت می‌کنند که در یک سیستم الکتریکی پردازش می‌شوند تا نقشه‌برداری فضایی مولکول‌های زیستی منتشرکننده موج را بازسازی کنند.
 این سیستم توانایی ایجاد نقشه‌های سه بعدی از هموگلوبین را در بافت‌هایی که  زیر پوست قرار دارند، با وضوح فضایی زیر میلی‌متری نشان می‌دهد. این تیم می‌گوید که می‌توان با استفاده از این فناوری می‌توان طیفی از مولکول‌های زیستی را با تغییر طول موج لیزرها شناسایی کرد.

ژیان جوون چن ، یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: "پایش مداوم و به موقع برخی از معیارها برای جلوگیری از تسریع روند عوامل تهدید کننده زندگی بسیار مهم است." «دستگاه‌های پوشیدنی مبتنی بر الکتروشیمی برای تشخیص مولکول‌های زیستی تنها به هموگلوبین محدود نمی‌شود و کاندیدای خوبی برای برنامه‌های نظارت بلندمدت هستند. با این حال، فناوری‌های موجود تنها به توانایی تشخیص سطح پوست دست می‌یابند.»

این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.