حتى الآن، لا توجد طريقة لمراقبة الأنابيب النانوية في الخلايا الحية وفي مجرى الدم، كما يقول أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والكيميائية بجامعة بوردو جي شين تشينغ.
أظهر الباحثون أداة تصوير جديدة لتتبع المواد تسمى أنابيب الكربون النانوية في الخلايا الحية ومجرى الدم، وهو تطور يمكن أن يساعد الجهود المبذولة لتحسين استخدامها في أبحاث الطب الحيوي والطب السريري.
تتمتع هذه المواد (أنابيب الكربون النانوية) بإمكانية استخدامها في تطبيقات متنوعة في مجالات توصيل الأدوية لعلاج الأمراض والتصوير الطبي لصالح أبحاث السرطان. يتم إنتاج نوعين من الأنابيب النانوية في عملية الإنتاج - المعدنية وشبه الموصلة. ومع ذلك، حتى الآن لا توجد طريقة لمراقبة هذين النوعين في الخلايا الحية والدورة الدموية، كما يقول أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والكيميائية بجامعة بوردو جي شين تشينغ.
تستخدم طريقة التصوير، التي تسمى الامتصاص العابر، نبضات ليزر في النطاق الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء لنقل الطاقة إلى داخل الأنابيب النانوية، ثم تستخدم نبضة ليزر أخرى في نفس النطاق لفحص الأنابيب النانوية. وتمكن الباحثون من التغلب على العقبات الرئيسية التي كانت موجودة في تقنية التصوير التي كان الغرض منها اكتشاف ومراقبة الأنابيب النانوية داخل الخلايا الحية وفئران المختبر، كما يوضح الباحث الرئيسي. ويضيف الباحث: "بما أننا قادرون على القيام بذلك بسرعة عالية، يمكننا أن نرى ما يحدث في الوقت الحقيقي بينما تتدفق الأنابيب النانوية عبر مجرى الدم". ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nature Nanotechnology.
ويضيف الباحث أن طريقة التصوير المبتكرة "خالية من الملصقات"، أي أنها لا تتطلب أن يتم وضع علامات على الأنابيب النانوية بالأصباغ، الأمر الذي يجعل الطريقة مناسبة بشكل خاص في البحث والطب. يوضح الباحث: "هذه وسيلة بحث مهمة يمكنها توفير المعلومات للمجتمع العلمي، وبالتالي يمكنه تعلم كيفية تحسين استخدام الأنابيب النانوية لصالح التطبيقات الطبية الحيوية والسريرية". تستخدم طريقة التصوير الحالية آلية التلألؤ وهي محدودة لأنها قادرة على تحديد موقع الأنابيب النانوية من النوع شبه الموصل فقط وليس الأنابيب المعدنية.
يبلغ قطر الأنابيب النانوية حوالي نانومتر واحد ولا يمكن رؤيتها بالمجهر الضوئي العادي. كان أحد التحديات في استخدام هذه الطريقة المبتكرة للأنظمة الحية هو الحاجة إلى إزالة التداخل الناتج عن ضوء الخلفية لخلايا الدم الحمراء، وهو أكثر سطوعًا من الأنابيب النانوية. وقد حل الباحثون هذه المشكلة عن طريق فصل الإشارات الواردة من خلايا الدم الحمراء عن الإشارات الواردة من الأنابيب النانوية إلى قناتين متميزتين. يتم تثبيط الإشعاع الصادر من خلايا الدم الحمراء بشكل قليل نسبيًا مقارنة بالإشعاع المنبعث من الأنابيب النانوية. يصبح نوعي الإشارات "مختلفين في الطور" عن طريق قصرهما على قنوات مختلفة بناءً على هذا التأخير.
يوضح الباحث الرئيسي: "تعتبر هذه الطريقة مهمة في مجال توصيل الأدوية لأنك مهتم بمعرفة مدة بقاء الأنابيب النانوية في الأوعية الدموية بعد حقنها في الجسم". "لذلك، يتعين عليك تحديد موقعهم في الوقت الحقيقي أثناء تدفقهم في مجرى الدم." يتم الحصول على الهياكل، التي تسمى أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار، عن طريق طي طبقة أحادية الذرة من الجرافيت، المعروفة باسم الجرافين. الأنابيب النانوية بطبيعتها كارهة للماء، ومن أجل استخدامها في الأبحاث، تم تغليف بعضها بجزيئات الحمض النووي للسماح بإغلاقها بالماء، وهي خاصية مطلوبة لانتقالها من الدورة الدموية إلى الداخل. من الخلايا نفسها.
كما حصل الباحثون على صور للأنابيب النانوية المتراكمة في الكبد والأعضاء الأخرى من أجل فحص توزيعها في الفئران، وهم يستفيدون من طريقة التصوير الجديدة لفحص المواد النانوية الأخرى، مثل الجرافين نفسه.
