محققان دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران با همکاری مرکز نانوتکنولوژی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، در راستای ارائه الگویی جدید در تشخیص سرطان، موفق به ساخت نانوحسگری الکتریکی شده‌اند که قادر به تشخیص تعداد محدود سلول‌های سرطانی تهاجمی در بین سلول‌های خوش‌خیم روده است. دقت این نانوحسگر بسیار بالاست و نیازی به استفاده از نشانگرهای شیمیایی ندارد.
دانشگاه تهران: ساخت نانوحسگری برای تشخیص سلول‌های سرطانی تهاجمی از سلول‌های خوش‌خیم
تشخیص سلول‌های سرطانی تهاجمی محدود در میان تعداد زیادی از سلول‌های خوش‌خیم استخراج شده از یک تومور مشکوک، یک چالش کلیدی در تعیین مرحله ابتلا به سرطان در نمونه‌ی مورد آزمایش مانند پاپ اسمیر یا بیوپسی است. در این راستا، تحقیقات جدید برای مطالعه‌ی خواص زیستی و فیزیکی سلول‌ها، بر تجزیه و تحلیل الکتریکی آن‌ها متمرکز شده‌اند. محققان در این پژوهش، با ساخت نانوحسگری الکتریکی، به دنبال تشخیص تعداد محدود سلول‌های سرطانی تهاجمی در میان نمونه‌ی خوش‌خیم روده و با هدف ارائه الگویی برای تعیین مرحله ابتلا به سرطان نمونه‌ی مورد آزمایش بوده‌اند.
نانوحسگر مذکور، بر پایه‌ی نانوخارهای سیلیکونی (silicon nanograss) تهیه شده است. این حسگر قادر است با دقتی بالا، حتی حضور تنها ۵ درصد سلول‌های سرطانی تهاجمی را در میان کل نمونه مورد آزمایش تشخیص دهد. همچنین با توجه به حذف مراحل پیچیده و سخت آماده‌سازی نمونه، سرعت انجام آزمایش را تاحد زیادی افزایش می‌دهد. از دیگر مزایای این حسگر می‌توان به عدم استفاده از نشانگرهای شیمیایی و رنگ‌آمیزی سلول و نیز هزینه‌ی پایین تجهیزات مورد استفاده اشاره کرد.
به گفته‌ی دکتر محمد عبدالاحد، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، یک خاصیت الکتریکی متفاوت و جالب بین سلول‌های سالم و سرطانی، تفاوت در خواص دی‌الکتریک غشای آن‌هاست. لذا وقتی تحت بایاس الکتریکی قرار می‌گیرند میزان بلوکه کردن جریان‌های ورودی به سلول، توسط سلول‌های سالم و سرطانی(مخصوصا در فرکانس های تا ۱۰۰ کیلو هرتز) متفاوت است. به این پدیده پاشندگی بتا (Beta dispersion) گفته می‌شود.
در واقع، مکانیزم عملکرد این حسگر نیز تعیین تفاوت در پاشندگی بتا در سلول‌های سالم و سرطانی تهاجمی است. نانوخارهای سلیکونی به کار رفته در ساخت این حسگر، در آشکارسازی این پدیده از حساسیت بسیار بالایی برخوردارند. لازم به ذکر است که محل اتصال بین غشای سلول و نوک نانوخارهای سیلیکونی، نقشی اساسی در این سیستم دارد.
عبدالاحد در ادامه توضیح داد: «در این تحقیق که با همکاری مرکز نانوتکنولوژی پزشکی بیمارستان طالقانی صورت گرفت، به کمک سیگنال‌های متفاوت الکتریکی حاصل شده از حسگر، به یک الگوی جدید تشخیص و درجه‌بندی سرطان نمونه مورد آزمایش دست یافتیم. این روش کمک خوبی برای تشخیص‌های تکمیلی، به ویژه در مواقعی که امکان تشخیص تعداد محدود سلول‌های تهاجمی سرطانی در یک نمونه‌ی پاپ اسمیر وجود ندارد، خواهد بود. در عین حال برای مطالعه‌ی اثر داروها بر روی سلول‌های سرطانی بر پایه‌ی الگوی الکتریکی نیز قابل کاربرد خواهد بود».
در راستای دست‌یابی به اهداف مورد نظر، ابتدا نانوخارهای سلیکونی با دستگاه RIE تولید شد. در ادامه به کمک روش لیتوگرافی، حسگر الکتریکی بر روی نانوخارها ساخته شد. سپس با نشاندن محلول سلولی حاوی ترکیب سلول‌های خوش‌خیم و تهاجمی روی سطح حسگر، نمودارهای امپدانس الکتریکی و فاز امپدانس حاصل از برهمکنش مستقیم نانوخارها با سلول‌ها در فرکانس‌های مختلف استخراج شد.
نتایج این تحقیق که حاصل همکاری دکتر محمد عبدالاحد، دکتر سید شمس الدین مهاجرزاده- اعضای هیئت علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران- مهندس محسن جانملکی و دکتر حبیب ا… پیروی – اعضای هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی- و مهندس هانی شعشعانی از دانشگاه تهران است، در مجله‌ی Biosensors and Bioelectronics ( جلد ۵۹، شماره ۱، ماه مارس، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۵۲ تا ۱۵۹) انتشار یافته است.
