به‌تازگی محققان یک روش جدید برای رویت و شناسایی سریع نانوذرات مهندسی شده درون بافت معرفی کردند.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، دراین روش محققان از میکروسکوپی زمینه تاریک پیشرفته (EDFM) و تصویربرداری ابرطیفی (HSI) برای شناسایی سریع و آسان نانوذرات در بافت‌ها استفاده کردند. با استفاده از این روش جدید محققان می‌توانند مطالعات سم‌شناسی را انجام دهند و نقشه توزیع نانوذرات در بدن را فراهم سازند.
یک تیم تحقیقاتی از موسسه پلی‌تکنیک SUNY روش جدیدی برای تشخیص و شناسایی
نانوذرات در بافت‌ها ابداع کرده است. نتایج این تحقیق در مجله Microscopy
Research and Technique چاپ شده است.
سارا برنر استادیار علوم نانوزیستی و یکیاز نویسندگان مقاله می‌گوید:« استاندارد کنونی برای رویت نانوذرات در نمونه‌های بافتی، میکروسکوپ الکترونی است. دردسترس بودن یک روش جایگزین سریع و مقرون‌به‌صرفه می‌تواند این گلوگاه و مشکل تجزیه‌ای را نه تنها در مبحث سم‌شناسی بلکه در بسیاری از زمینه‌های دیگر که در آنها تصویرسازی نانومقیاس ضروری است، تا حدودی تسکین دهد. صرف هزینه و زمان بسیار زیاد مورد نیاز برای آنالیز نانومواد و تعیین خصوصیات آنها در محیط‌های پیچیده مانعی برای پیشرفت در بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی است.»
همچنان‌که نانوذرات به‌صورت فزاینده در پروسه‌های صنعتی و محصولات آرایشی استفاده می‌شوند، مطالعات اثرات بالقوه نانوذرات برای اطمینان یافتن از سلامت و ایمنی کارگران، مشتریان و محیط‌زیست ضروری است. به‌عنوان مثال در صنعت نیمه هادی در پروسه ساخت از نانوذرات اکسید فلزی استفاده می‌شود.
فریدمن استادیار پوست‌شناسی و مدیر تحقیقات انتقالی در دانشکده پزشکی جورج واشنگتن می‌گوید:« برای چند دهه است که نانومواد در تولید محصولات مرتبط با پوست از ضدآفتاب‌ها گرفته تا محصولات ضد پیری و پمادهای آنتی‌باکتریایی استفاده می‌شوند. توانایی ما برای برطرف کردن نگرانی‌ها درباره ایمنی این محصولات به‌دلیل محدویت‌های موجود در روش‌های تصویربرداری اندک است.»
این تیم تحقیقاتی از سیستم HSI شرکت CytoViva استفاده کرده است که شامل یک میکروسکوپ زمینه‌تاریک پیشرفته (که دارای کنتراست بهبود یافته و نسبت سیگنال به نویز بالا برای تجسم سازی ساده نانوذرات است ) و یک دوربین عکس‌برداری ابرطیفی است که با استفاده از اپتیک‌ها و الگوریتم‌های پیچیده به منظور ضبط یک طیف در رنج 400 تا 1000 نانومتر، اسپکتروفوتومتری را با تصویربرداری ادغام می‌کند. در ادامه اطلاعات ابرطیفی برای شناسایی مواد مورد نظر در نمونه بدون نیاز به برچسب‌گذاری فلورسنتی یا دیگر روش‌های مخرب آماده سازی نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نه‌تنها محققان توانایی روش EDFM-HSI را در شناسایی و تهیه نقشه توزیع نانوذرات اکسید فلزی در یک بافت خوکی نشان دادند، بلکه آنها موفق به تایید این روش با استفاده از روش‌های متداول نیز شدند.
بعد از شناسایی محیط‌هایی درون نمونه‌های بافت کنترل مثبت که شامل نانوذرات مدنظر هستند، این مناطق با استفاده از SEM-EDS و رامان آنالیز می‌شوند. زمانی‌که حضور نانوذرات موردنظر درون این مناطق تایید شد، پایگاه‌های طیفی مرجع (RSLs) شامل اطلاعات ابرطیفی از این مناطق تهیه می‌شوند. در ادامه RSLs برای تهیه نقشه نمونه‌های آزمایشگاهی برای ارزیابی وجود و توزیع نانوذرات در این بافت‌ها با بکارگیری الگوریتم SAM در عکس‌برداری ابرطیفی و نرم‌افزار آنالیزوری، استفاده می‌شوند.
اگرچه EDFM-HSI دارای کیفیت طیفی پایین‌تری در مقایسه با میکروسکوپ الکترونی است، اما دارای چندین مزیت عمده بخصوص کاهش زمان و هزینه است که باعث شده است این روش یک جایگزین مناسب برای تجسم‌سازی و شناسایی نانوذرات باشد. از آنجایی‌که EDFM-HSI برای مطالعه توزیع زیستی نانوذرات مفید است، از این روش همچنین می‌توان در تحقیقات پزشکی همچون انتقال دارو استفاده کرد.
سارا برنر استادیار علوم نانوزیستی و یکیاز نویسندگان مقاله می‌گوید:« استاندارد کنونی برای رویت نانوذرات در نمونه‌های بافتی، میکروسکوپ الکترونی است. دردسترس بودن یک روش جایگزین سریع و مقرون‌به‌صرفه می‌تواند این گلوگاه و مشکل تجزیه‌ای را نه تنها در مبحث سم‌شناسی بلکه در بسیاری از زمینه‌های دیگر که در آنها تصویرسازی نانومقیاس ضروری است، تا حدودی تسکین دهد. صرف هزینه و زمان بسیار زیاد مورد نیاز برای آنالیز نانومواد و تعیین خصوصیات آنها در محیط‌های پیچیده مانعی برای پیشرفت در بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی است.»
همچنان‌که نانوذرات به‌صورت فزاینده در پروسه‌های صنعتی و محصولات آرایشی استفاده می‌شوند، مطالعات اثرات بالقوه نانوذرات برای اطمینان یافتن از سلامت و ایمنی کارگران، مشتریان و محیط‌زیست ضروری است. به‌عنوان مثال در صنعت نیمه هادی در پروسه ساخت از نانوذرات اکسید فلزی استفاده می‌شود.
فریدمن استادیار پوست‌شناسی و مدیر تحقیقات انتقالی در دانشکده پزشکی جورج واشنگتن می‌گوید:« برای چند دهه است که نانومواد در تولید محصولات مرتبط با پوست از ضدآفتاب‌ها گرفته تا محصولات ضد پیری و پمادهای آنتی‌باکتریایی استفاده می‌شوند. توانایی ما برای برطرف کردن نگرانی‌ها درباره ایمنی این محصولات به‌دلیل محدویت‌های موجود در روش‌های تصویربرداری اندک است.»
این تیم تحقیقاتی از سیستم HSI شرکت CytoViva استفاده کرده است که شامل یک میکروسکوپ زمینه‌تاریک پیشرفته (که دارای کنتراست بهبود یافته و نسبت سیگنال به نویز بالا برای تجسم سازی ساده نانوذرات است ) و یک دوربین عکس‌برداری ابرطیفی است که با استفاده از اپتیک‌ها و الگوریتم‌های پیچیده به منظور ضبط یک طیف در رنج 400 تا 1000 نانومتر، اسپکتروفوتومتری را با تصویربرداری ادغام می‌کند. در ادامه اطلاعات ابرطیفی برای شناسایی مواد مورد نظر در نمونه بدون نیاز به برچسب‌گذاری فلورسنتی یا دیگر روش‌های مخرب آماده سازی نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نه‌تنها محققان توانایی روش EDFM-HSI را در شناسایی و تهیه نقشه توزیع نانوذرات اکسید فلزی در یک بافت خوکی نشان دادند، بلکه آنها موفق به تایید این روش با استفاده از روش‌های متداول نیز شدند.
بعد از شناسایی محیط‌هایی درون نمونه‌های بافت کنترل مثبت که شامل نانوذرات مدنظر هستند، این مناطق با استفاده از SEM-EDS و رامان آنالیز می‌شوند. زمانی‌که حضور نانوذرات موردنظر درون این مناطق تایید شد، پایگاه‌های طیفی مرجع (RSLs) شامل اطلاعات ابرطیفی از این مناطق تهیه می‌شوند. در ادامه RSLs برای تهیه نقشه نمونه‌های آزمایشگاهی برای ارزیابی وجود و توزیع نانوذرات در این بافت‌ها با بکارگیری الگوریتم SAM در عکس‌برداری ابرطیفی و نرم‌افزار آنالیزوری، استفاده می‌شوند.
اگرچه EDFM-HSI دارای کیفیت طیفی پایین‌تری در مقایسه با میکروسکوپ الکترونی است، اما دارای چندین مزیت عمده بخصوص کاهش زمان و هزینه است که باعث شده است این روش یک جایگزین مناسب برای تجسم‌سازی و شناسایی نانوذرات باشد. از آنجایی‌که EDFM-HSI برای مطالعه توزیع زیستی نانوذرات مفید است، از این روش همچنین می‌توان در تحقیقات پزشکی همچون انتقال دارو استفاده کرد.
