به‌تازگی محققان با استفاده از فوتونیک یک نوآوری در
زمینه زیستپزشکی ابداع کرده‌اند.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، محققان موفق به ساخت میکرو-همنواگرهایی شدند که می‌توانند توسط سلول‌ها بلعیده شوند و به این ترتیب محققان می‌توانند حرکت سلول‌های مختلف در بدن را کنترل و رصد کنند و شناخت بهتری از فرایندهای مهم بدن داشته باشند. گروه فوتونیک مواد نرم با هدایت گادر از دانشکده فیزیک و نجوم با همکاری ایمونولوژیست‌های دانشکده پزشکی دانشگاه St Andrews ، متوجه شدند که با بلعیدن یک میکرو-همنواگر نوری(optical micro-resonator)، سلول‌ها قادر به تولید نور لیزر سبز خواهند بود. پژوهشگران می‌گویند این فناوری کوچک به‌زودی به یک وسیله مفید در ابزار اپتیک زیستپزشکی تبدیل می‌شود: ترکیب طیفی نور لیزر تولید شده توسط هر سلول متفاوت است و می‌توان از آن برای تشخیص و رصد تعداد زیادی از سلول‌ها در یک دوره طولانی استفاده کرد.
در مطالعات اولیه، محققان تعداد اندکی از سلول‌های سفید خون را برچسب‌گذاری کردند و برای یک روز آنها را کنترل کردند. گروه‌های تحقیقاتی در سرتاسر دنیا بر روی لیزرهای مبتنی بر سلول‌های منفرد کار می‌کنند. اما همه تحقیقات ارائه شده قبلی نیازمند همنواگرهای نوری هستند که بسیار بزرگتر از اندازه خود سلول هستند و این بدین معنی است که سلول باید بر روی این همنواگر قرار گیرد. اکنون با کاهش قابل ملاحظه اندازه همنواگر و بهره‌گیری از توانایی سلول‌ها برای بلعیدن اجسام خارجی، این کار تحقیقاتی جدید امکان تولید نور لیزر از درون یک سلول زنده منفرد را فراهم می‌سازد.
گادر می‌گوید:« این کوچک سازی، مسیر را برای کاربرد لیزرهای سلولی به عنوان یک ابزار جدید در زیست‌فوتونیک هموار می‌سازد. در آینده، این لیزرهای جدید به ما در شناخت فرایندهای مهم در زیستپزشکی کمک خواهند کرد. به‌عنوان مثال ما قادر به رصد و کنترل یک‌به‌یک تعداد زیادی ازسلول‌های سرطانی خواهیم بود هنگامی‌که آنها به بافت‌ها حمله می‌کنند یا هنگامی که سلول‌های ایمنی بدن به سمت یک عفونت حرکت می‌کنند.»
توانایی رصد حرکت تعداد زیادی از سلول‌ها درک و دانش ما را درباره فرایندهای مهم در زیست‌شناسی افزایش می‌دهد. به عنوان نمونه مشاهده محل و زمانی که سلول‌های تومور سیار به بافت‌های سالم حمله می‌کنند، می‌تواند دانش ما را درباره چگونگی گسترش سرطان در بدن افزایش دهد و به دانشمندان کمک می‌کند تا روش‌های درمانی هدفمندتری طراحی کنند.
محققان از انواع مختلفی از سلول‌ها برای این آزمایش‌ها استفاده کردند. برخی از این سلول‌ها همچون ماکروفاگ‌ها همنواگر را تنها در عرض پنج دقیقه می‌بلعند. دیگر سلول‌ها نیز که توانایی ویژه‌ای در عمل اندوسیتوسیس (بلعیدن) ندارند، همچنین به راحتی میکرو-همنواگرها به درون آنها نفوذ می‌کنند.
میکروهمنواگرها، میکروکره‌های ساخته شده از پلی‌استایرن هستند که با یک رنگ‌دانه فلورسنتی روشن عامل‌دار شده‌اند. این میکروحفره‌ها دارای اندازه‌هایی با اندکی اختلاف هستند که به این معنی است که خصوصیات نوری آنها بین همنواگرهای مختلف، متفاوت است.
این محققان تا کنون چندین سلول را برای عمل بلعیدن میکروهمنواگر بررسی کرده‌اند که می‌توان به سلول‌های کلیوی رویانی انسانی HEK 293 و فیبروبلاست‌های موش NIH3T3 اشاره کرد.
گادر می‌گوید:« ما اعتقاد داریم که این لیزرهای سلولی دارای پتانسیل بسیار زیادی برای تبدیل شدن به یک ابزار پرکاربرد در زیست‌شناسی است. برچسب‌های فلورسنتی متداول دارای طیف نشری گسترده‌ای هستند و در نتیجه محققان تنها می‌توانند تعداد محدودی از برچسب‌های مختلف را تشخیص دهند. طیف باریک لیزر سلولی، تمایز بین صدها هزار برچسب مختلف را ساده می‌سازد. هدف ما گسترش و توسعه بیشتر فناوری است، که این مهم از طریق تایید دقت، بهبود سرعت و کاهش اندازه میکروهمنواگر قابل دسترسی است. باید این اطمینان حاصل شود که حضور میکرو-همنواگر بر عملکرد طبیعی سلول‌ها تاثیرگذار نخواهد بود.»
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، محققان موفق به ساخت میکرو-همنواگرهایی شدند که می‌توانند توسط سلول‌ها بلعیده شوند و به این ترتیب محققان می‌توانند حرکت سلول‌های مختلف در بدن را کنترل و رصد کنند و شناخت بهتری از فرایندهای مهم بدن داشته باشند. گروه فوتونیک مواد نرم با هدایت گادر از دانشکده فیزیک و نجوم با همکاری ایمونولوژیست‌های دانشکده پزشکی دانشگاه St Andrews ، متوجه شدند که با بلعیدن یک میکرو-همنواگر نوری(optical micro-resonator)، سلول‌ها قادر به تولید نور لیزر سبز خواهند بود. پژوهشگران می‌گویند این فناوری کوچک به‌زودی به یک وسیله مفید در ابزار اپتیک زیستپزشکی تبدیل می‌شود: ترکیب طیفی نور لیزر تولید شده توسط هر سلول متفاوت است و می‌توان از آن برای تشخیص و رصد تعداد زیادی از سلول‌ها در یک دوره طولانی استفاده کرد.
در مطالعات اولیه، محققان تعداد اندکی از سلول‌های سفید خون را برچسب‌گذاری کردند و برای یک روز آنها را کنترل کردند. گروه‌های تحقیقاتی در سرتاسر دنیا بر روی لیزرهای مبتنی بر سلول‌های منفرد کار می‌کنند. اما همه تحقیقات ارائه شده قبلی نیازمند همنواگرهای نوری هستند که بسیار بزرگتر از اندازه خود سلول هستند و این بدین معنی است که سلول باید بر روی این همنواگر قرار گیرد. اکنون با کاهش قابل ملاحظه اندازه همنواگر و بهره‌گیری از توانایی سلول‌ها برای بلعیدن اجسام خارجی، این کار تحقیقاتی جدید امکان تولید نور لیزر از درون یک سلول زنده منفرد را فراهم می‌سازد.
گادر می‌گوید:« این کوچک سازی، مسیر را برای کاربرد لیزرهای سلولی به عنوان یک ابزار جدید در زیست‌فوتونیک هموار می‌سازد. در آینده، این لیزرهای جدید به ما در شناخت فرایندهای مهم در زیستپزشکی کمک خواهند کرد. به‌عنوان مثال ما قادر به رصد و کنترل یک‌به‌یک تعداد زیادی ازسلول‌های سرطانی خواهیم بود هنگامی‌که آنها به بافت‌ها حمله می‌کنند یا هنگامی که سلول‌های ایمنی بدن به سمت یک عفونت حرکت می‌کنند.»
توانایی رصد حرکت تعداد زیادی از سلول‌ها درک و دانش ما را درباره فرایندهای مهم در زیست‌شناسی افزایش می‌دهد. به عنوان نمونه مشاهده محل و زمانی که سلول‌های تومور سیار به بافت‌های سالم حمله می‌کنند، می‌تواند دانش ما را درباره چگونگی گسترش سرطان در بدن افزایش دهد و به دانشمندان کمک می‌کند تا روش‌های درمانی هدفمندتری طراحی کنند.
محققان از انواع مختلفی از سلول‌ها برای این آزمایش‌ها استفاده کردند. برخی از این سلول‌ها همچون ماکروفاگ‌ها همنواگر را تنها در عرض پنج دقیقه می‌بلعند. دیگر سلول‌ها نیز که توانایی ویژه‌ای در عمل اندوسیتوسیس (بلعیدن) ندارند، همچنین به راحتی میکرو-همنواگرها به درون آنها نفوذ می‌کنند.
میکروهمنواگرها، میکروکره‌های ساخته شده از پلی‌استایرن هستند که با یک رنگ‌دانه فلورسنتی روشن عامل‌دار شده‌اند. این میکروحفره‌ها دارای اندازه‌هایی با اندکی اختلاف هستند که به این معنی است که خصوصیات نوری آنها بین همنواگرهای مختلف، متفاوت است.
این محققان تا کنون چندین سلول را برای عمل بلعیدن میکروهمنواگر بررسی کرده‌اند که می‌توان به سلول‌های کلیوی رویانی انسانی HEK 293 و فیبروبلاست‌های موش NIH3T3 اشاره کرد.
گادر می‌گوید:« ما اعتقاد داریم که این لیزرهای سلولی دارای پتانسیل بسیار زیادی برای تبدیل شدن به یک ابزار پرکاربرد در زیست‌شناسی است. برچسب‌های فلورسنتی متداول دارای طیف نشری گسترده‌ای هستند و در نتیجه محققان تنها می‌توانند تعداد محدودی از برچسب‌های مختلف را تشخیص دهند. طیف باریک لیزر سلولی، تمایز بین صدها هزار برچسب مختلف را ساده می‌سازد. هدف ما گسترش و توسعه بیشتر فناوری است، که این مهم از طریق تایید دقت، بهبود سرعت و کاهش اندازه میکروهمنواگر قابل دسترسی است. باید این اطمینان حاصل شود که حضور میکرو-همنواگر بر عملکرد طبیعی سلول‌ها تاثیرگذار نخواهد بود.»
