علماء يطورون مستشعرًا نانويًا فريدًا لتشخيص السرطان ومرض الزهايمر
نجح باحثون في الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا MISIS في ابتكار مستشعر نانوي غير جراحي فريد من نوعه لقياس مستويات النحاس في الجسم في الوقت الفعلي. ووفقًا لهم، فإن هذا يفتح إمكانيات جديدة لتشخيص وعلاج أمراض مثل الزهايمر والسرطان.
ونشرت النتائج في مجلة الكيمياء التحليلية.
ويلعب قياس مستويات النحاس في الجسم دوراً حاسماً في تشخيص وعلاج الأمراض المرتبطة باضطرابات التمثيل الغذائي للنحاس، مثل مرض الزهايمر، ومرض ويلسون، ومتلازمة مينكس، وأنواع مختلفة من السرطان . وأوضح الباحثون أن تحديد محتوى النحاس بدقة أمر ضروري لتقييم فعالية الأدوية الجديدة المحتوية على النحاس ودراسة تراكمها في أنسجة الجسم.
قام متخصصو NUST MISIS بتطوير مستشعر عالمي عالي الدقة قادر على قياس التركيزات الفسيولوجية للنحاس في الوقت الفعلي. وذكر الباحثون أنه تم استخدامه بنجاح لتحديد محتوى النحاس في عينات بيولوجية مختلفة، بدءًا من الخلايا الفردية إلى الأعضاء بأكملها. وذكروا أن هذا التطور يفتح آفاقًا جديدة لتشخيص ومراقبة الأمراض المرتبطة باضطرابات التمثيل الغذائي للنحاس.
وبحسب العلماء، يتمتع المستشعر الجديد بالعديد من المزايا مقارنة بالنظائر الحالية: فهو أكثر دقة، ويوفر نتائج في الوقت الفعلي، ويجعل عملية القياس أقل تدخلاً. وأوضح مؤلفو الدراسة أن تفرد هذا التطور يكمن في إنشاء أول مستشعر عالمي على نطاق النانو قادر على القياس في كل من الأجسام المجهرية التي يتراوح حجمها بين 10 و100 ميكرون وفي الأعضاء بأكملها. وقد تم تصميم أجهزة الاستشعار الأخرى الموجودة عادةً لمهام محددة وكانت أكبر بكثير، مما حد بشدة من تطبيقها، وخاصة في مجال البحوث الطبية الحيوية.
قال رومان تيموشينكو، مهندس في مختبر الأبحاث العلمية للفيزياء الحيوية في جامعة العلوم والتكنولوجيا ميسيس: “في السابق، كانت مثل هذه الدراسات تتطلب عددًا كبيرًا من الحيوانات لأن إجراء القياس كان غازيًا ويتطلب جمع عينات الأنسجة في نقاط زمنية متعددة. يسمح المستشعر الجديد بإجراء قياسات متعددة على نفس الحيوانات، مما يقلل بشكل كبير من عدد الحيوانات التجريبية المطلوبة ويعزز دقة واكتمال البيانات التي تم الحصول عليها”.
وأضاف أن هذا التطور يسمح بالفعل بمراقبة أكثر دقة لمستويات النحاس في دراسات الأمراض المرتبطة باضطرابات استقلاب النحاس.
خلال البحث تم استخدام شعيرات كوارتز نانوية معدلة بالكربون والذهب ومركب خاص لربط النحاس بشكل خاص. يعتمد مبدأ الكشف على تفاعل الأكسدة والاختزال الكهروكيميائي للنحاس، والذي تم تسجيله من خلال الفولتية الدورية.
“يعمل فريق الباحثين في جامعة NUST MISIS، بقيادة مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية ألكسندر يروفيف، منذ عدة سنوات على ابتكار تقنيات طبية مبتكرة من شأنها تبسيط تشخيص وعلاج العديد من الأمراض في المستقبل – مرض الزهايمر، ومرض ويلسون، ومتلازمة مينكيس، وأنواع مختلفة من السرطان. يتمتع المستشعر الجديد عالي الدقة لقياس مستويات النحاس في الجسم الذي طوره علماؤنا بالعديد من المزايا مقارنة بالنظائر الحالية: فهو أكثر دقة وأقل تدخلاً ويوفر نتائج أسرع”، قالت أليفتينا تشيرنيكوفا، رئيسة جامعة NUST MISIS.
والخطوة التالية التي يتعين على العلماء القيام بها هي دمج المستشعر في جهاز مدمج مصمم لمراقبة المعادن في الكائنات الحية على المدى الطويل.