تجهیزات تصویربرداری پزشکی با فناوری ‌نانو قوی‌تر می‌شوند

پژوهشگران سوئیسی نشان دادند که با استفاده از فناوری‌ نانو می‌توان تجهیزات پزشکی نظیر سی‌تی اسکن یا دستگاه‌های اشعه ایکس را تقویت کرد. برای این منظور، آن‌ها آشکارسازها را با گرافن تقویت کردند.

تشخیص پزشکی وابستگی زیادی به تصویربرداری با دارد. روش‌های مختلفی از جمله فلوئوروسکوپی، رادیوگرافی و توموگرافی کامپیوتری (سی‌تی اسکن) برای به تصویرکشیدن ساختار داخلی بدن انسان وجود دارد.

اما به همان اندازه که این فناوری‌ها مفید هستند، با خطراتی نیز همراه بوده که از آن جمله می‌توان به قرار گرفتن بدن در معرض پرتوهای یونیزه‌کننده اشاره کرد. به‌همین دلیل، صنعت تصویربرداری پزشکی برای همیشه به‌دنبال راه‌های جدیدی به‌منظور کاهش دوز تابش در تصویربرداری بوده که برای این کار از حسگرهای حساس و با وضوح بالا استفاده می‌کند.

یکی از روش‌ها، افزایش قدرت تفکیک آشکارسازها است، ایجاد آشکارسازهای اشعه X با حساسیت بالا با استفاده از پروسکیت‌های سرب هالید یکی از این راهبردها است. این مواد از عناصر سنگینی مانند ید و سرب تشکیل شده‌اند که دارای مقطع بزرگ اسکن اشعه ایکس هستند. علاوه‌بر این، پروسکیت‌ها نسبت به فناوری ردیاب مبتنی بر جرقه‌زنی، هزینه کمتر و حساسیت بیشتری ارائه می دهند، زیرا آن‌ها مستقیم فوتون‌های اشعه X را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.

با این حال، ادغام پروسکیت‌ها در میکروالکترونیک استاندارد تاکنون به‌صورت یک چالش باقی مانده است. محققان در سوئیس نشان داده‌اند که ردیاب‌های اشعه ایکس، ساخته شده از پروسکیت متیل آمونیوم یدید سرب (MAPbI3) روی ، می‌توانند با استفاده از چاپ سه بعدی جت آئروسل ساخته شوند، این روشی مقرون به صرفه است که مواد را با دقت میکرویی روی سطح ایجاد می‌کند.

نمونه دستگاه‌های ساخته شده آن‌ها حساسیت رکوردی (۱۰۸ در ۲/۲ μC/Gyair/cm2) را هنگام قرار گرفتن در معرض فوتون‌های اشعه ایکس ۸ کیلو الکترون‌ولتی با نرخ دوز پایین نشان دادند. این میزان چهار برابر بیشتر از بهترین ردیاب‌های موجود است.

لازلو فورو، رهبر این گروه تحقیقاتی و محقق آزمایشگاه فیزیک مواد کمپلکس EPFL، در بیانیه مطبوعاتی گفت: «با استفاده از پروسکیت‌های فتوولتائیک همراه با گرافن، پاسخ به اشعه ایکس به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. اگر ما از این ماژول‌ها در تصویربرداری با اشعه ایکس استفاده کنیم، دوز اشعه ایکس مورد نیاز برای تشکیل یک تصویر می‌تواند بیش از هزار برابر کاهش یابد و خطر سلامتی این پرتوهای یونیزه کننده با انرژی بالا برای انسان کاهش یابد.

محققان این پروژه اعلام کردند: «ما اطمینان داریم که این معماری واحد آشکارساز برای تصویربرداری با اشعه ایکس بسیار حساس و امیدوارکننده است. این روش می‌تواند باعث کاهش قابل توجه دوزهای تابش مورد نیاز برای تصویربرداری اشعه ایکس شود و در نتیجه سیستم‌های تصویربرداری CT ایمن‌تر و مقرون به صرفه‌تری ایجاد شود.»

واحدهای آشکارساز آن‌ها باید روی یک آشکارساز پرتوی ایکس با سطح وسیع‌تر برای تصویربرداری پزشکی جمع شوند.

در همین حال، گروهی از محققان از چندین دانشگاه مختلف راهی برای دقیق‌تر ساختن لنزها با استفاده از میکروحباب‌های گرافن ارائه کرده‌اند.