به گزارش سرویس اجتماعی برنا، در این راستا این محققان موفق به کشف یک قطعه جدید بر پایه یک مکانیزم الکتریکی نوین برای تحلیل الکتریکی سلول‌ها و کاربرد آن در تشخیص سرطان با دقت بسیار بالا شدند.

به نوشته سایت نانو، دکتر مهاجرزاده، محقق این طرح از دانشگاه تهران، استفاده از روشی جدید بر پایه فیزیکی نوین برای تشخیص سلول‌های سرطانی را هدف اصلی این تحقیقات بیان کرد که این روش شامل استفاده از نانوساختارها در برهمکنش مستقیم الکترونیکی با سلول‌ها و تحلیل سیگنال‌های گرفته شده برای تشخیص افتراقی نوع سرطانی آن‌ها است.

مهاجرزاده در مورد این تحقیقات تصریح کرد: حسگری را بر پایه نانوتیوب‌های کربنی جهت تشخیص درجه متاستاز تک سلول سرطانی نسبت به سلول‌های سالم‌تر فقط بوسیله‌ استخراج مستقیم سیگنال امپدانس غشای سلول با نانولوله‌های کربنی ساخته‌ایم. این سیستم هم یک فیزیک جدید را در تشخیص سرطان معرفی کرده و هم یک قطعه جدید با قابلیت‌های کلینیکی شدن در آزمایش‌های پزشکی را دارد.

وی افزود: این ساختار را با نام آندوسکوپ الکتریکی تک سلول سرطانی بر پایه نانوتیوب کربنی طراحی کرده و ساختیم. موفق شدیم با دقت تک سلول، افت امپدانس الکتریکی را در سلول‌هایی با درجات سرطانی بالاتر نسبت به سلول‌هایی با درجات سرطانی پایین‌تر آشکارسازی کنیم.

محقق این طرح ادامه داد: سیستم آندوسکوپ الکتریکی تک سلول سرطانی بر پایه نانولوله‌های کربنی را جهت تشخیص متاستاز سلول بر پایه افت امپدانس غشاء معرفی کردیم. مشتق دوم پاسخ امپدانسی بر گرفته از آندوسکوپ الکتریکی تک سلول نشانگر نتایج زیبا و پرمعنایی است که می‌تواند بعنوان روشی جهت اسپکتروسکوپی تک سلول معرفی شود.

وی تصریح کرد: به نظر می‌رسد این پیک‌ها شامل اطلاعات مهمی از پیشرفت درجه سرطانی شدن سلول باشد. این پیک‌های تیز و واضح، در فرکانس‌های مشخص می‌تواند وابسته به رزنانس الکتریکی سلول باشد که بیانگر رفتار الکتریکی سلول است.

مهاجرزاده خاطرنشان کرد: با مقایسه شدت این پیک‌ها در دو درجه متفاوت سرطان روده، همبستگی شدیدی را بین پیشرفت درجه سرطان و افت رزونانس الکتریکی سلول مشاهده می‌شود. از آنجایی که غشای سلول از مواد دی الکتریک تشکیل شده است، سلول می‌تواند بعنوان یک رزناتور دی الکتریک، میدان الکترومغناطیس ناپایداری در اطراف خود ایجاد کند.

وی تصریح کرد: اتصال سلول به ولتاژهایی با فرکانس‌های خاص می‌تواند رزونانس سلول را زیاد و یا با آن تداخل کند، یا حتی روی متابولیک سلول اثر بگذارد. علاوه‌ بر این، گیرنده‌های سطح سلول می‌توانند بوسیله‌ میدان الکتریکی رزونانس کنند که این رزونانس در فرکانس‌های خاصی با دامنه‌های مشخصی اتفاق می‌افتد و به آن پروسه elecroconformational coupling گویند.

محقق طرح گفت: نوسانات الکتریکی در فرکانس‌های مشخصی باعث تغییر توزیع بار الکتریکی در گیرنده‌های سلول شده و این امکان را به سلول می‌دهد تا در برخی از این فرکانس‌ها رزونانس کند. نکته جالب توجه آنجاست که رزونانس سلول‌های سرطانی با کاهش پتانسیل الکتریکی در آن‌ها کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، سلول‌های سرطانی عواملی با نام immune blocking protection ترشح می‌کنند که به‌ صورت الکتریکی عمل کرده و رزنانس الکتریکی سلول را کاهش می‌دهد.

مهاجرزاده افزود: پس افت رزونانس الکتریکی سلول یکی از نشانه‌های سرطانی شدن آن است، در نتیجه تعداد و شدت پیک‌های رزونانس الکتریکی سلول که بوسیله‌ آندوسکوپ نانولوله کربنی قابل استخراج است، می‌تواند یک الگوی تشخیص دقیق برای میزان سرطانی شدن سلول باشد.

وی ادامه داد: سلول غیر متاستاتیک سرطان روده بین فرکانس‌های 20 تا 80 کیلو هرتز 4 پیک رزونانسی دارد. ولی سلول متاستاتیک آن رزونانسی در فرکانس نزدیک 80 کیلوهرتز نداشته و شدت 3 پیک دیگر نیز در آن به شدت افت کرده است. این به خوبی ارتباط میزان سرطانی بودن سلول با رزونانس الکتریکی آن را بیان می‌کند.

محقق طرح اظهار کرد: ورود نانولوله‌های کربنی که روی آندوسکوپ سلولی الگو‌برداری شده‌اند به درون غشای سلول‌ها و سیگنال‌گیری از آن‌ها به‌ خاطر رسانندگی بسیار خوبشان منجر به فهمیدن تغییرات سیگنال الکتریکی سلول‌ها با پیشرفت متاستاتیک آن‌ها می‌شود.

وی تصریح کرد: نکته قابل توجه در این کار همزمانی کشف یک قطعه جدید بر پایه یک مکانیزم الکتریکی نوین برای تحلیل الکتریکی سلول‌ها و کاربرد آن در تشخیص سرطان با دقت بسیار بالاست.

مهاجرزاده تصریح کرد: این طرح این قابلیت را دارد که جایگزین تست‌های پیچیده و گرانقیمت پاتولوژیک شود، در عین اینکه دقت آن، چه از نظر تعداد سلول‌های مورد آزمایش و چه از نظر تشخیص گریدهای میانی سلول‌های سرطانی که بسیاری از آزمایش‌های پزشکی قابلیت آن را ندارد کاربرد تشخیصی داشته باشد. به علاوه می‌تواند جهت مطالعه انواع سلول‌های زنده و اثرات تنش‌های محیطی، داروها و امواج بر روی آن‌ها بوسیله‌ تحلیل سیگنال‌های الکتریکی غشای آن‌ها کاربرد داشته باشد.

وی در مورد امکان تجاری‌سازی این تحقیقات گفت: تاکنون دو نانوبیوسنسور برای تشخیص سرطان با استفاده از مکانیزم‌های نوین الکترومکانیکی ارائه کرده‌ایم، یکی CNT-ECIS که نتیجه آن در مجله lab on chip چاپ شده و دیگری همین آندوسکوپ الکتریکی که در مورد آن توضیح داده شد. روی تجاری‌سازی و کلینیکی کردن آن‌ها با همکاری چند بیمارستان مشغول هستیم.

بر اساس این گزارش، بخشی از نتایج این تحقیقات به صورت USA PATENT ثبت شده است و نتایج جدید نیز با حمایت ستاد ویژه توسعه نانو ثبت اختراع خواهد شد. نتایج اخیر این کار تحقیقاتی که توسط دکتر مهاجرزاده و همکاران وی صورت گرفته، در مجله Nanoscale منتشر شده است.