با این وسیله صدای هر سلول بدن شنیده می‌شود

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ScienceAlert، مهندسان یک فیبر نوری در اندازه نانو ساخته‌اند که قادر به احساس کردن غیرممکن‌ترین و کوچک‌ترین، از تلاطم تولید شده توسط شنای باکتری‌ها گرفته تا صدای امواج ساخته‌شده توسط سلول‌های قلب تپنده است.

این مشاهدات در سیستم بیولوژیکی می‌تواند امکان کنترل هر سلول را به صورت جداگانه برای دانشمندان به ارمغان بیاورد و حتی در هنگام روند ظریف تبدیل یک سلول نرمال به یک سلول سرطانی به آنها هشدار دهد.

دونالد سیربولی از دانشگاه سن‌دیه‌گوی کالیفرنیا و یکی از اعضای تیم در این باره می‌گوید: «این تحقیقات می‌تواند منجر به باز شدن درهای جدیدی برای ردیابی فعل و انفعالات و تغییرات کوچکی باشد که تا پیش از این امکان ردیابی آنها وجود نداشت».

پیشرفت‌ در تکنولوژی میکروسکوپی به ما اجازه کاوش در کوچک‌ترین درزهای دنیای فیزیکی‌مان را داده است اما برای درک واقعی از آنچه که در این دنیاهای میکروسکوپی اتفاق می‌افتد، نمی‌توان تنها به مشاهده از دوردست بسنده کرد، بلکه باید قادر به احساس کردن آنچه اتفاق می‌افتد هم باشیم.

همین حالا هم میکروسکوپ‌هایی که قادر به شناسایی نیروهای بسیار کوچک باشند وجود دارند؛ برای مثال می‌توان به میکروسکوپ نیروی اتمی اشاره کرد که همواره در حال پیشرفت و بهتر شدن است. متاسفانه به خاطر روشی که میکروسکوپ نیروی اتمی کار می‌کند امکان استفاده از این وسیله در سیستم‌های بیولوژیکی وجود ندارد.

اندازه‌گیری نیروهای بیولوژیکی در رگ‌های بسیار کوچک نیازمند یک رویکرد جدید است. حالا یک تیم تحقیقاتی از آمریکا موفق به تولید فیبر نوری از اکسید قلع شده است که ضخامت آن 100 برابر نازک‌تر از یک تار موی انسان است؛ مناسب برای نمونه‌هایی با حجم کوچک.

برای اینکه این فیبر نوری قادر به حس کردن باشد، اکسید قلع با لایه نازکی از پلیمر پوشانده شد که دارای نانوذرات طلا بود.

استفاده از این فیبر نوری بسیار آسان بود زیرا تنها کاری که دانشمندان باید می‌کردند این بود که سیم پوشانده‌شده با پلیمر و ذرات طلا را درون محلولی حاوی یک سلول زنده یا باکتری قرار می‌دادند.

این وسیله چگونه کار می‌کند؟

نوری به قسمت پایینی فیبر نوری تابانده می‌شود تا با نانوذرات طلا تعامل کند. نیروها و صداهای بیولوژیکی با نانوذرات طلا برخورد می‌کنند و آنها را اندکی به سمت لایه پلیمری سوق می‌دهند.

هرچه که نانوذرات بیشتر به سمت فیبر نوری حرکت کنند و به آن نزدیک‌تر شوند باعث افزایش تعامل آنها با نور می‌شود که در نتیجه شدت نور شناسایی شده را افزایش می‌دهد. با استفاده از این رویکرد، مهندسان قادر به نظارت و کنترل بر نیروهای کوچکی می‌شوند که باعث تپیدن سلول‌های قلب و حرکت تاژک باکتریایی می‌شوند.

سیربولی در این باره گفت: «نه تنها ما می‌توانیم این نیروها و صداهای کوچک را شناسایی کنیم بلکه با استفاده از این وسیله قادر به شمارش آنها نیز هستیم».

این تکنیک قادر به شناسایی طیفی از صداها و نیروهای زیستی است چراکه پوشش‌های پلیمری مختلف می‌تواند در پوشش فیبر اکسید قلع مورد استفاده قرار گیرد.

برای اندازه‌گیری نیروهای بزرگ‌تر، پوشش پلیمری سخت نیاز است اما در شناسایی نیروهای کوچک پوشش فیبر نوری باید از مواد بنرم مانند هیدروژل باشد.

در آینده دانشمندان در نظر دارند با استفاده از نانوذرات، زیست فعالی و رفتار مکانیکی سلول‌ها را به صورت مجزا اندازه‌گیری کنند. همچنین محققان قصد دارند برای بهبود بخشیدن به قابلیت‌های شنودی این وسیله، برای آن بلندگوهای فوق حساس بیولوژیکی بسازند.

مترجم: هانا حیدری