24 ژوئن 2022- محققان یک حسگر فوق نازک ویژه از جنس طلا ساخته اند که می تواند مستقیماً بدون تحریک یا ناراحتی به پوست متصل شود. این حسگر می تواند نشانگرهای زیستی یا مواد مختلف را برای انجام تجزیه و تحلیل شیمیایی از سطح بدن، اندازه گیری کند.
این روش با استفاده از تکنیکی به نام "طیف‌سنجی رامان" کار می‌کند، که در آن نور لیزری که به سمت حسگر تابانده می شود، بسته به نوع مواد شیمیایی موجود در پوست در آن نقطه، پس از انعکاس کمی تغییر می‌کند. سنسور را می توان به خوبی تنظیم کرد تا بسیار حساس باشد و برای استفاده عملی به اندازه کافی قوی باشد.
فناوری پوشیدنی چیز جدیدی نیست. شاید شما هم اکنون از ساعت هوشمند استفاده می کنید. بسیاری از این دستگاه ها می‌توانند برخی موارد سلامتی مانند ضربان قلب را کنترل کنند، اما در حال حاضر نمی‌توانند امضاها یا نشانه‌های شیمیایی را که می‌تواند برای تشخیص بیماری مفید باشد، اندازه‌گیری کنند.
ساعت‌های هوشمند یا مانیتورهای پزشکی تخصصی‌تر نیز نسبتاً حجیم و اغلب بسیار پرهزینه هستند. به دلیل چنین کمبودهایی، تیمی متشکل از محققان دپارتمان شیمی در دانشگاه توکیو به دنبال راهی جدید برای درک شرایط مختلف بهداشتی و مسائل محیطی به روشی غیرتهاجمی و مقرون به صرفه بودند.
دکتر Limei Liu، محقق و استاد مدعو از دانشگاه Yangzhou، گفت: چند سال پیش، با روشی جذاب برای تولید قطعات الکترونیکی با قابلیت کشش قوی از یک گروه تحقیقاتی دیگر در دانشگاه توکیو مواجه شدم. این دستگاه‌ها از بافتن نخ‌های بسیار ظریفی که با طلا پوشانده شده‌اند، ساخته می‌شوند، بنابراین می‌توانند بدون مشکل به پوست متصل شوند زیرا طلا به هیچ وجه با پوست واکنش نشان نمی‌دهد و یا پوست را تحریک نمی‌کند. به‌عنوان حسگر، آنها محدود به تشخیص حرکت بودند و ما به دنبال چیزی بودیم که بتواند نشانه‌های شیمیایی، بیومارکرها و داروها را حس کند. بنابراین ما بر اساس این ایده یک حسگر غیرتهاجمی ابداع کردیم که فراتر از انتظارات ما بود و ما را ترغیب کرد تا راه‌هایی را برای بهبود عملکرد آن بررسی کنیم.
جزء اصلی این حسگر، مش ظریفی از جنس طلا است، زیرا طلا واکنش‌ناپذیر است، به این معنی که وقتی با ماده‌ای که محققان می‌خواهند اندازه‌گیری کنند، تماس یابد، برای مثال با یک نشانگر زیستی بالقوه برای یک بیماری که در عرق وجود دارد، واکنش نمی دهد و آن را از نظر شیمیایی تغییر نمی‌دهد.
اما در عوض، از آنجایی که مش طلا بسیار ظریف است، می‌تواند سطح شگفت‌آور و بزرگی را برای اتصال نشانگر زیستی مورد نظر به حسگر فراهم کند، و این جایی است که سایر اجزای حسگر وارد عمل می‌شوند. زمانی که یک لیزر کم قدرت به سمت مش طلا نشانه‌گیری می‌شود، مقداری از نور لیزر جذب و مقداری منعکس می شود. انرژی نور منعکس شده، مشابه نور ورودی است، با این حال، مقداری از نور ورودی انرژی خود را به نشانگر زیستی یا سایر مواد قابل اندازه‌گیری می‌دهد، و اختلاف انرژی بین نور منعکس شده و نور ورودی، برای هر ماده منحصر به فرد است. حسگری به نام طیف سنج می تواند از این اثر انگشت منحصر به فرد انرژی، برای شناسایی مواد مختلف استفاده کند. این روش شناسایی شیمیایی به عنوان طیف سنجی رامان شناخته می شود.
دکتر Tinghui Xiao، استادیار دانشگاه توکیو، گفت: در حال حاضر، حسگرهای ما باید به‌خوبی تنظیم شوند تا مواد خاصی را شناسایی کنند، و ما می‌خواهیم حساسیت و ویژگی آنها را در آینده بیشتر کنیم. با این کار، ما فکر می کنیم حسگرهای ما کاربردهایی برای نظارت بر گلوکز، داشته باشد که روشی ایده آل برای مبتلایان به دیابت است، یا حتی تشخیص ویروس، با این حسگرها می تواند امکان پذیر باشد.
پروفسور Keisuke Goda، گفت: همچنین پتانسیلی برای این حسگر وجود دارد که علاوه بر طیف‌سنجی رامان، با روش‌های دیگر آنالیز شیمیایی، مانند آنالیز الکتروشیمیایی، کار کند، اما همه این ایده‌ها به تحقیقات بسیار بیشتری نیاز دارند. در هر صورت، امیدوارم این تحقیق بتواند به نسل جدیدی از حسگرهای زیستی ارزان قیمت منجر شود که بتواند نظارت بر سلامت را متحول کند و بار مالی مراقبت های بهداشتی را کاهش دهد.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20220624/Ultrathin-sensor-helps-measure-different-biomarkers-to-perform-on-body-chemical-analysis.aspx