تولید یک چسب پوستی لیزری برای کشف علائم سرطان

پیشرفت‌های علم مواد و الکترونیک مینیاتوری باعث تولید نسل جدیدی از پچ ها(وصله‌های)  پوشیدنی الکترونیکی شده است که روزی می‌توانند بسیاری از معیارهای سلامت انسان،از جمله استرس، سطح گلوکز و فعالیت‌های قلبی عروقی را اندازه‌گیری کنند.

به گزارش تکناک، مهندسان از این فناوری برای ساخت یک پچ پوشیدنی الکترونیکی با قابلیت نظارت بر مولکول‌های زیستی در بافت عمیق استفاده کرده‌اند که می‌تواند برای تشخیص طیف وسیعی از شرایط خطرساز زندگی از جمله اختلال عملکرد اندام‌ها و سرطان‌های بدخیم استفاده شود.

پچ پوشیدنی الکترونیکی جدید کار دست مهندسان دانشگاه سن دیگو کالیفرنیا و گسترش تحقیقاتی است که در سال 2018 از همان گروه بدست آمده است.پچ قبلی ساخته شده توسط محققان از امواج اولتراسوند برای نظارت مداوم بر ضخامت رگ‌های خونی در حال تپش استفاده می‌کرد تا فشار خون را در زمان واقعی نشان دهد.

این تیم تحقیقاتی اکنون با توسعه نسخه ای از این پچ ها برای نظارت بر پرفیوژن خون (تجمع خون) ، بیشتر به نظارت بر حوزه قلب و عروق پرداخته است.عملکرد بدن،کلید عملکرد سالم بافت و حمل و نقل اکسیژن و مواد مغذی است و زمانی که با مشکل مواجه شود می تواند نشان دهنده شرایطی مانند اختلال عملکرد شدید اندام ها و حملات قلبی باشد. در این میان تجمع غیرطبیعی خون می تواند نشان دهنده خونریزی یا تومورهای بدخیم باشد.

بنابراین، نظارت بر پرفیوژن خون به صورت مداوم می‌تواند به شناسایی این شرایط خطرناک کمک کند، و این تیم در ابتدا از طریق تمرکز بر مولکول زیستی هموگلوبین در بافت‌های عمیق به دنبال این موضوع بوده است.

نویسنده همکار این مطالعه،شنگ خو،گفت: مقدار و محل هموگلوبین در بدن،اطلاعات حیاتی در مورد پرفیوژن یا تجمع خون در مکان های خاص ارائه می دهد. دستگاه ما پتانسیل بالایی در نظارت دقیق بر گروه‌های پرخطر نشان می‌دهد و مداخلات به موقع را در لحظات فوری ممکن می‌سازد.

در حالی که فناوری‌های موجود مانند ام‌آر‌آی و توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس می‌توانند بیومولکول‌هایی مانند هموگلوبین را شناسایی کنند،اما این کار فقط در موارد ضروری انجام می شود و فقط می‌توانند آنها را در مکان های نزدیک‌تر به پوست تشخیص دهند.پچی که این تیم ساخته است برای ارائه یک گزینه نظارتی طولانی مدت برای مولکول های زیستی عمیق با کمک لیزر طراحی شده است.

این پچ انعطاف پذیر است و به راحتی به پوست می چسبد.همچنین این پچ دارای چینشی از دیودهای لیزری و مبدل‌های پیزوالکتریک در بستر یک ماتریس نرم سیلیکون پلیمری است که لیزرهای پالسی را به بافت‌های زیرین می‌فرستد.بیومولکول‌های موجود در بافت‌های عمیق این انرژی نوری را جذب می‌کنند و باعث می‌شوند امواج صوتی در اطرافشان تابش کنند.

شیائوکسیانگ گائو ،نویسنده این مطالعه گفت:مبدل‌های پیزوالکتریک امواج صوتی را که در یک سیستم الکتریکی پردازش می‌شوند را دریافت می‌کنند تا نقشه‌برداری فضایی مولکول‌های زیستی منتشرکننده موج را بازسازی کنند.

در این آزمایش، این سیستم توانایی ایجاد نقشه‌های سه بعدی از هموگلوبین را در بافت‌هایی که زیر پوست قرار دارند، با وضوح فضایی نشان داد. این تیم می‌گوید که می‌توان این نقشه ها را برای شناسایی طیفی از مولکول‌های زیستی با تغییر طول موج لیزرها تنظیم کرد و نظارت بر دمای هسته نیز یکی از احتمالات مورد بررسی است.

ژیان جوون چن ،نویسنده همکار این مطالعه گفت: نظارت مستمر بر عوامل خارجی،در زمان مناسب برای جلوگیری از بدتر شدن سریع شرایط خطرناک ضروری است.دستگاه‌های پوشیدنی مبتنی بر الکتروشیمی برای تشخیص مولکول‌های زیستی، نه فقط محدود به هموگلوبین، بلکه کاندیدهای خوبی برای برنامه‌های نظارتی بلندمدت پوشیدنی هستند.با این حال،فناوری‌های موجود فقط به توانایی تشخیص در سطح پوست رسیده اند.