تشخیص سریع کم خونی با فناوری نانو زیست حسگر

به گزارش روز شنبه ستاد توسعه فناوری نانو، براساس گزارش‌ها ۳۰ درصد از مردم جهان از عدم تعادل آهن رنج می‌برند، بسیاری از بیماری‌ها مانند کم‌خونی، هموکروماتوز، پارکینسون، سرطان و بیماری آلزایمر می‌توانند به‌دلیل نبود تعادل آهن رخ دهند. در چنین شرایطی یا آهن خون بسیار بالاست یا فرد از کمبود آهن رنج می‌برد.

تشخیص به موقع و نظارت مستمر بر سطح آهن می‌تواند بیماران را از ابتلا به اختلالات دائمی مانند نقص در رشد کودکان نجات دهد. غلظت بیش از حد آهن می‌تواند روند پیری و تولید گونه‌های اکسیژن رادیکال را تسریع ‌کند؛ گونه‌هایی که مسئول استرس اکسیداتیو مضر منجر به آسیب سلول، جهش‌زایی دی ان ای و پراکسیداسیون لیپید هستند.

عملکرد اصلی آهن در بدن، انتقال اکسیژن در خون است. کمبود آهن شرایطی است که خون، حاوی غلظت کمی از سلول‌های قرمز خون سالم باشد. اگر این بیماری در مراحل اولیه شناسایی و درمان نشود ممکن است کم خونی فقر آهن (IDA) ایجاد شود.

یکی از بیماری‌های مربوط به مصرف بیش از حد آهن، هموکروماتوز است. هموکروماتوز به‌عنوان یک بیماری ارثی شایع در نظر گرفته می‌شود، در طی یک دوره زمانی، بیماران غلظت زیادی از آهن را جمع می‌کنند که باعث آسیب به بسیاری از اندام‌ها از جمله کبد می‌شود.  پوکی استخوان، تصلب شرایین، آلزایمر و سایر بیماری‌های تخریب عصبی، سارکوپنی، سندرم متابولیک بیماری‌هایی هستند که می‌توانند به دلیل مصرف بیش از حد آهن ایجاد شوند.

به تازگی نانوزیست‌حسگری برای شناسایی عدم تعادل آهن تولید شده ‌است. پوریا لسانی، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی پزشکی در دانشگاه سیدنی، یک فناوری جدید نانوپیمایشگر فلورسنت مبتنی بر کربن برای تشخیص سریع یون‌های آزاد آهن ارائه کرده است.

این کاوشگر زیستی نانو مقیاس چند منظوره توانایی نظارت دقیق بر اختلالات آهن در سلول‌ها، بافت‌ها و مایعات بدن را در غلظت بسیار کم، یعنی یک هزارم میلی مولار دارد. فناوری نانوزیست‌پیمایشگر فلورسنت مبتنی بر کربن یک روش غیرتهاجمی است که شامل تزریقات زیر جلدی یا وریدی است.

لسانی گفت: این حسگر می‌تواند برای تصویربرداری از بافت‌های عمیق مورد استفاده قرار گیرد، جایی که این کاوشگر کوچک می‌تواند ساختار بافت‌های پیچیده زیستی و داربست‌های مصنوعی را به تصویر بکشد.

بیشتر روش‌های آزمایشی موجود پیچیده و زمان‌بر هستند،  این فناوری می‌تواند به‌عنوان یک گزینه کارآمد عمل کند؛ زیرا مقرون به صرفه، بسیار حساس و غیرتهاجمی است و به تشخیص زودرس بیماری‌های جدی اختلال آهن در غلظت سلولی بسیار کم کمک می‌کند.

لسانی و همکارانش فناوری خود را بر روی خوک آزمایش کردند و دریافتند عملکرد نانوزیست ‌پیمایشگر آن‌ها بسیار بهتر ازروش‌های موجود برای تصویربرداری از بافت‌های عمیق است، این نانوزیست‌پیمایشگر با سرعت به عمق ۲۸۰ میکرومتر بافت‌های زیستی نفوذ می‌کند و حتی در عمق ۳ هزار میکرومتر در بافت مصنوعی نیز قابل تشخیص است.

در حال حاضر، این تیم روی آزمایش فعالیت این پیمایشگر در مدل‌های بزرگ حیوانی و بررسی سایر روش‌های کاربردی این فناوری در تجزیه و تحلیل ساختارهای بافت پیچیده زیستی متمرکز شده ‌است.

علاوه ‌بر این، این تیم در دانشگاه سیدنی در حال برنامه‌ریزی برای ادغام این نانوزیست ‌پیمایشگر در یک سیستم تشخیص «آزمایشگاه روی تراشه» هستند. کار با این سیستم آسان بوده و برای ارزیابی دقیق اختلالات بالقوه آهن در بیمار به مقدار کمی نمونه خون نیاز دارد.

توسعه این ابزار آزمایش خون تشخیصی قابل حمل می‌تواند به پزشکان اجازه دهد از راه دور سلامت بیماران خود را کنترل کنند.