ایمپلنت فیبر‌های نوری در بدن برای شناسایی زودهنگام بیماری

استفاده از پالس‌های نوری برای تحریک سلول‌ها در مغز یکی از حوز‌ه‌های جدید نوروساینس است که در مجامع علمی با نام اپتوژنتیک، optogenetics، شناخته می‌شود. اپتوژنتیک راه‌های درمانی تازه‌ای را برای پژوهشگران به ارمغان آورده است. درمان بیماری‌های چشمی یا کاهش‌ درد‌ها گوشه‌ای از کاربرد‌های این تکنیک به شمار می‌روند. با این حال استفاده از این تکنیک در مغز به دلیل پیچید‌گی‌های موجود نیاز به تحقیقات بیشتر به خصوص در زمینه‌ی منبع نوری دارد.

محققان دانشگاه MIT با همکاری دانشگاه هاروارد و با بهره‌گیری از موادی متفاوت موفق به ساخت فیبر نوری سازگار با بافت‌های زنده، ‌Biocompatible و قابل کشش شدند که با ایمپلنت کردن آن می‌توان نشانه‌های اولیه‌ی بیماری‌ها را تشخیص داد. این فیبر از هیدروژل ساخته شده و داخل محفظه‌ای پلیمیری قرار گرفته است. این فیبر هم قابلیت انعطاف بالایی دارد و هم تحمل نیروی کششی بالایی از خود نشان می‌دهد. در نتیجه دانشمندان معتقدند که می‌توان از این فیبر داخل بدن در طولانی مدت و برای درمان‌های مختلف یا برای حمله به سلول‌های مخرب به ویژه در مغز استفاده کرد.

برای رسیدن به کاربرد‌های فیبر ساخته شده باید رفتار کششی آن را در حضور نور‌های مختلف اندازه‌گیری کرد. برای انجام این کار طول فیبر به قسمت‌های مختلف تقسیم‌بندی و نور‌های قرمز، سبز و آبی در هر قسمت تابانده شد. در مرحله‌ی بعد با عبور لیزر و کشش قسمت قرمز، تراکم نور قرمز، میزان پخش نور و پراکندگی به قسمت دیگر فیبر محاسبه می‌شود. با انجام این محاسبات مکان و میزان کشش در فیبر قابل رهگیری است.

لیو محقق دانشگاه ام‌آی‌تی می‌گوید:

با تحت فشار قرار گرفتن یک قسمت، ابعاد آن تغییر می‌کند. در این بین میزان نور جذب شده و پراکنده شده قابل محاسبه است. بنابراین با اعمال فشار تمامی اطلاعات برای ما قابل محاسبه خواهد بود که فیبر نوری را به یک حسگر در آسیب‌دیدگی‌ها تبدیل می‌کند.

آینده‌ی فیبر‌های نوری را می‌توان در استفاده‌ی مداوم آن‌ها به عنوان حسگر در جراحت‌های مختلف دید؛ پیگیری حرکت‌های ماهیچه‌ای، شناسایی تورم‌ها و کنترل تومور‌های سرطانی می‌توانند نمونه‌هایی از کاربردهای واقعی فیبر نوری آزمایش شده باشند.

نتایج این پژوهش علمی در نشریه‌ی Advanced Materials به چاپ رسیده است.