علم پزشکی در استفاده از فناوری نانو نسبت به سایر علوم و صنایع پیشرفت های به مراتب بیشتری در سال های اخیر داشته است. تشخیص و درمان بیماری سرطان یکی از موضوعات مهم در علم پزشکی بوده و همواره محققین این حوزه در حال پژوهش در رابطه با روش های تشخیص و درمان جدید و مطمئن بوده اند. تا بحال نیز علم پزشکی توانسته است با کمک تکنولوژی نانو پیشرفت های زیادی در درمان سرطان داشته باشد.
یکی از این پیشرفت ها، پیش بینی (Prognosis) سرطان در بدن انسان می باشد که کمک شایانی به درمان این بیماری خواهد کرد. در این مقاله قصد داریم به بررسی نقش نانو اکسید روی تک بعدی (نانو سیم) در پیش بینی بیماری سرطان بپردازیم، با ما همراه باشید.
پیش بینی سرطان
بر اساس گزارش منتشر شده از سازمان بهداشت جهانی در سال 2020، بیماری سرطان منجر به مرگ 10 میلیون انسان در دنیا شده است. همچنین، بررسی های صورت گرفته در خصوص هزینه های لازم جهت درمان این بیماری نشان داده است که میان سال های 2020 تا 2050 درمان سرطان هزینه ای بالغ بر 25/2 تریلیون دلار خواهد داشت که چنین هزینه هنگفتی نیاز شدید به سرمایه گذاری روی پیش بینی این بیماری را مطرح می نماید.
محققین حوزه پزشکی به این نتیجه رسیدند که می توان به کمک نشانگر های زیستی (Biomarkers) مخصوص سلول های سرطانی وجود این بیماری در بدن را پیش بینی و شناسایی نمود. آنها بر این باورند که با پیش بینی درست، تشخیص دقیق و در نهایت نظارت دائم می توان بیماری سرطان را کنترل و درمان نمود بدون اینکه هزینه زیادی بر دست بگذارد. از این رو، برای پیش بینی درست نیاز است تا سنسور های زیستی (Biosensors) طراحی و توسعه داده شوند تا قابلیت شناسایی نشانگر های زیستی انواع سلول های سرطانی را دارا باشند. از آنجاییکه سنسور ها باید از حساسیت بالایی در شناسایی برخوردار باشند در نتیجه فناوری نانو می تواند در توسعه و ساخت سنسورهای زیستی با عملکرد دقیق و قوی نقش شایانی داشته باشد.
فناوری نانو و سنسور های زیستی نوری
در سنسور های زیستی ای که برای شناسایی نشانگرهای زیستی سلول های سرطانی تابحال توسعه داده شده اند از موادی همچون طلا، گرافن، اکسید فلزات (نیمه هادی ها)، نانو لوله های کربنی، شیشه – کربن، اکسید ایندیوم داپ شده با قلع (Indium Tin Oxide – ITO) و سایر کامپوزیت ها استفاده شده است که همگی آنها از حساسیت بالایی در شناسایی برخوردارند. اما ترکیبات ذکر شده علی رغم عملکرد فوق العاده ای که در شناسایی از خود نشان می دهند گرانقیمت می باشند که همین موضوع باعث شده است تا توسعه انبوه سنسور های زیستی دشوار شود. از این رو، لازم است تا از موادی در سنسور های زیستی استفاده شوند که از ویژگی هایی نظیر:
چند کاربره بودن،
هزینه اندک،
حساسیت بالا در شناسایی
و مقدار مصرف پایین برخوردار باشند.
نانو مواد از آن دسته ترکیباتی هستند که ویژگی مورد نیاز جهت ساخت سنسور های زیستی را دارا می باشند. نانو مواد به دلیل برخورداری از خواص فیزیکوشیمیایی تقویت شده نه تنها عملکرد بالایی در شناسایی دارند بلکه مقدار مصرف آنها پایین بوده و همین موضوع منجر به کاهش هزینه ساخت سنسور های زیستی می گردد. با تکیه بر فناوری نانو می توان توسعه انبوه سنسور های زیستی را تسهیل کرده و ایده پیش بینی بیماری سرطان را امکان پذیر نمود.
نانو اکسید روی تک بعدی گزینه ای مطلوب برای سنسور های زیستی نوری
خواص نوری تقویت شده نانو مواد عاملی مهم در شناسایی نشانگر های زیستی می باشد و در میان نانو ترکیبات مختلف نانو ذرات اکسید روی یکی از گزینه های موجود برای استفاده در سنسورهای زیستی می باشند.
نانو اکسید روی به علت برخورداری از سطح ویژه بالا، نقطه ایزوالکتریک (Isoelectric Point) بالا، رفتار ضد میکروبی قوی و نیز برخورداری از خواص نوری و نیمه هادی قوی همچون انتشار قابل کنترل فوتولومینسانس، اخیرا مورد توجه محققین قرار گرفته و به گزینه ای مطلوب برای شناسایی نشانگر های زیستی تبدیل شده است.
بر اساس مطالعات صورت گرفته مشخص شده است که در میان نانو ذرات اکسید روی با مورفولوژی های گوناگون (کروی، صفحه ای و…)، نانو اکسید روی تک بعدی (1D) یا نانو سیم های اکسید روی دارای عملکرد قوی تری در شناسایی نشانگر ها می باشند. تحقیقات اخیر نشان داده اند که نانو اکسید روی تک بعدی دارای زمان شناسایی پایین (5 دقیقه)، حساسیت بالا در شناسایی، پایداری بالا و هزینه تولید پایین است و به همین دلایل عملکرد تقویت شده ای در سنسور های زیستی خواهد داشت.
پژوهشگران نانو اکسید روی تک بعدی (نانوسیم) را با استفاده از تکنیک بخار – مایع – جامد (Vapor – Liquid – Solid / VLS) سنتز کرده و عملکرد آن در شناسایی نشانگر های زیستی مخصوص سلول های سرطانی ریه، سینه، مثانه، مجاری صفراوی و… را بررسی کردند.
بررسی انواع روش های سنتز نانو مواد
نتایج به تست آمده از آزمایشات نشان دادند که نانو سیم های اکسید روی قابلیت شناسایی نشانگر های سلول های سرطانی در کمتر از 5 دقیقه دارا بوده و این نانو ذرات منحصر بفرد برای توسعه سنسورهای زیستی در پیش بینی بیماری سرطان مطلوب می باشند.
منابع:
