مقابله با بيماريها و حسگرها

مقابله با بيماريها و حسگرها

مقابله با بيماريها و حسگرها

دانش پزشكي پيشرفت‌هاي زيادي را در سال‌هاي اخير به خود ديده است. طي بيش از يكصد سال گذشته و با توجه به پيشرفت‌هاي خيره‌كننده‌اي كه در طيف وسيعي از عرصه‌هاي علمي ‌و تحقيقاتي صورت گرفته است، مي‌توان به جرا‡ت گفت كه اميد به زندگي در جوامع گوناگون در مقايسه با دهه‌هاي گذشته افزايش محسوسي داشته است. نگاهي كلي به‌اين پيشرفت‌ها نشان مي‌دهد كه در دو دهه گذشته نگاه ويژه دانشمندان به دستيابي به راهكارهاي موثر پزشكي براي پيش‌بيني آغاز بيماري‌هاي مختلف، رشد قابل توجهي داشته است.
اين نگرش به لطف استفاده از فناوري‌هاي مختلف نظارتي از جمله حسگرها با تحولات زيادي نيز همراه بوده است و در اين ميان محققان علوم پزشكي توانسته‌اند با تكيه بر عملكرد چنين فناوري‌هايي به اعماق ناشناخته‌هاي بدن انسان وارد شده و فرآيندهاي مختلفي را كه در آن در حال روي‌دادن است را زير نظر داشته باشند. در اين گزارش به بررسي عملكرد نسل جديد اين حسگرها پرداخته شده است، فناوري‌اي كه دانش نوين پزشكي طيف قابل توجهي از تصميم‌گيري‌هاي خود در خصوص شكل‌گيري بيماري‌هاي گوناگون و شيوه درمان آنها را بر مبناي استفاده از آن قرار داده است.
استخوان‌ها از جمله اهدافي در بدن هستند كه همواره مورد توجه محققان علوم پزشكي قرار داشته است. استخوان‌ها كه به عنوان داربست بدن انسان و ساير جانوران به شمار مي‌آيند ممكن است در طول حيات با حملات و آسيب‌هاي زيادي از سوي عوامل مختلف بيماري زا روبه‌رو شوند. در اين ميان كنترل و نظرات بر استخوان‌هاي شكسته آن هم بدون استفاده از سيستم‌هاي الكترونيكي از جمله آرزوهاي محققان و پزشكان بوده است. گسترش تلاش‌ها در اين زمينه اكنون كار را به جايي رسانده است كه با استفاده از حسگرهاي كنترلي بيسيم، امكان كنترل و نظارت بر استخوان‌هاي شكسته فراهم شده است. اين گام تازه و البته اميدواركننده‌اي است كه در قالب طراحي و ارائه حسگري فوق‌مدرن برداشته شده است پيش‌بيني مي‌شود كه در آينده‌اي نه چندان دور اين حسگر به مدد پزشكان آمده و به عنوان فناوري نظارتي و كنترلي بر فرآيند جوش خوردن مجدد استخوان‌ها در نواحي شكسته شده به كار گرفته شوند. نكته جالب اين است كه بر اساس اندازه‌گيري‌هايي كه با استفاده از اين حسگر درخصوص نيروهاي تأثيرگذار بر جوش خوردن مجدد استخوان‌هاي شكسته صورت مي‌گيرد، پزشكان مي‌توانند به بررسي اين موضوع بپردازند كه فرآيند ترميم استخوان‌هاي شكسته به طور طبيعي صورت گرفته يا اين‌كه با توجه به عمق شكستگي و ناتواني استخوان‌ها، نياز به جراحي‌هاي بيشتر و حتي انجام اعمال جراحي پيوند وجود دارد. تاكنون پزشكان از سيستم‌هاي الكترونيكي پيچيده و گران‌قيمتي استفاده مي‌كرده‌اند كه داده‌هاي مورد نظر را در قالب امواج راديويي به خارج از بدن و به سوي سيستم‌هاي دريافت‌كننده پزشكان ارسال مي‌كنند. با اين حال اين فرآيند بسيار پرهزينه است و هر بيماري توان پرداخت آن را ندارد، اما در اين فناوري نوين بررسي داده‌ها و در حقيقت خواندن آنها به واسطه استفاده از يك حسگر مافوق صوت صورت مي‌گيرد. به عقيده دكتر فليكس گاتيكر از آزمايشگاه بازپروري امپا، اين فناوري نوين در مقايسه با نمونه‌هاي موجود از هر حيث داراي برتري است و بحث كم هزينه‌تر بودن آن تنها بخشي از مزاياي آن به شمار مي‌آيد. در اين جا ديگر صحبت از ارسال و دريافت امواج راديويي نيست، بلكه استفاده از اسكنر مافوق صوت كار را براي خواندن و بررسي داده‌هاي ارسالي آسان مي‌كند، اما راز نهفته در اين فناوري‌نوين در چيست؟ در حقيقت بايد گفت رازي در كار نيست. مبناي اصلي كار استفاده از مارپيچ حلزوني توخالي كوچكي است كه روي قطعه قابل كاشت در بدن همراه با يك ريز مخزن مايع نصب شده است. هنگامي‌ كه‌ اين ايمپلنت تحت فشار و تنش قرار مي‌گيرد، سطح مايع موجود در مارپيچ حلزوني دچار نوسان مي‌شود. اين سطح با كمك دستگاه مافوق صوتي اندازه‌گيري مي‌شود و داده‌هاي مربوط به نتيجه كار، پزشكان را در بررسي وضعيت بيمار و نقطه شكستگي استخواني ياري مي‌رساند. اين فناوري گرچه هنوز در ابتداي كار است و بايد بررسي‌هاي تحقيقاتي زيادي روي آن صورت گيرد، با اين حال مي‌توان آن را در زمره كاربردي‌ترين فناوري‌هايي عنوان كرد كه در سال‌هاي اخير ارائه شده‌اند.
البته تمامي ‌حسگرهايي كه در سال‌هاي اخير و با هدف كمك به سلامت انسان‌ها ارائه شده‌اند از نوع قابل كاشت در بدن نبوده و برخي از آنها نيز به صورت استعمال خارجي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. يكي از آنها حسگر ويژه‌اي است كه براي تجزيه و تحليل ادرار يا هواي بازدم افراد به كار گرفته مي‌شود. به عقيده محققاني كه‌اين فناوري نوين را ارائه كرده‌اند، استفاده از اين سيستم نوين مي‌توان نشانه‌هاي بروز سرطان و ديابت را در افراد مختلف نشان دهد. اين حسگر را نيز در زمره فناور‌ي‌هاي آينده عنوان كرده‌اند كه ممكن است به راحتي و با ضريب بالايي از اطمينان از آن براي تشخيص علائم بروز سرطان سينه، شش و حتي ديابت و آسم استفاده كرد. اين ابتكار تحقيقاتي حاصل تلاش‌هاي يكي از محققان دانشگاه ميسوري است كه اميدوار است تنها با بررسي دقيق نمونه ادرار يا هواي بازدم افراد و نه البته نمونه‌برداري‌هاي تهاجمي‌ رايج، نشانگرهاي خطرناك و هشداردهنده بروز بيماري‌هاي سختي نظير سرطان و ديابت را آشكار سازد. در اين فرآيند تلاش شده است تا نشانگرهايي نظير آلكان‌ها، آكتون‌ها يا اكسيد نيتريك شناسايي شود، نشانگرهايي كه درباره آنچه كه در بدن انسان در حال وقوع است و مي‌توان از آن به عنوان ابزاري تشخيصي استفاده نمود، به پزشكان و محققان سرنخ‌هاي قابل اطميناني ارائه مي‌كند. ژودونگ، محقق پيشرو در ابداع اين فناوري نوين است كه اميدهاي زيادي نيز به كاربردي شدن آن در آينده‌اي نه چندان دور دارد. وي مي‌گويد: تنها آثار بسيار ناچيزي از مولكول‌هاي گازي خاص در هواي بازدم يا نمونه ادرار افراد مي‌تواند حقايق بسياري را درباره موارد مشكوك و غيرعادي در اعماق بدن انسان در اختيار ما قرار دهد. اندازه‌گيري اين نشانگرها را بايد به عنوان شيوه‌اي غيرتهاجمي ‌در تشخيص علائم بروز بيماري‌هاي مختلف و خطرناك برشمرد. در حقيقت در اين فرآيند هرگز نمونه خوني از فرد مورد نظر گرفته نشده و بافت‌برداري نيز انجام نمي‌شود. از آن گذشته در كنار نشانگرهايي كه تاكنون به عنوان علائم قطعي بروز بيماري‌هاي مختلف كشف شده‌اند، بسياري ديگر از آنهايي كه هنوز شناخته نشده‌اند تحت بررسي دقيق هستند.
اين حسگر جديد كه تحت عنوانOFRR ارائه شده است، در حقيقت حسگر گازي نوري است كه در آن از لوله شيشه‌اي پليمري مخصوصي استفاده شده است كه وظيفه هدايت بخار گاز را بر عهده دارد. بخش ديگري از اين فناوري نوين شامل تشديدكننده حلقه‌اي است كه مولكول‌هاي مختلف شناور درون بخار گاز در حال عبور از لوله را مورد بررسي و شناسايي دقيق قرار مي‌دهد. همزمان با وارد شدن بخار گاز به درون دستگاه، مولكول‌هاي مختلف موجود در بخار از يكديگر جدا شده و نسبت به پوشش پليمري موجود در دستگاه واكنش نشان مي‌دهد. در همين حال استفاده از نور موجب مي‌شود تا هزاران حلقه در اطراف اين بخار گازي يا نمونه مايع ايجاد شود. هر چه حلقه‌هاي نوري بيشتري در اطراف نمونه توليد شود، انرژي نوري بيشتري نيز با بخار آب در تقابل قرار مي‌گيرد. اين فرآيند بارها و بارها تكرار مي‌شود كه نتيجه آن تشخيص و شناسايي دقيق مولكول‌هاي گازي است كه مقادير آنها بسيار اندك است.
حسگرهاي گازي نوري از مدت‌ها پيش در عرصه‌هاي مختلفي به كار گرفته شده‌اند. از صنايع گوناگون گرفته تا امور نظامي، محيط زيست و مراقبت‌هاي پزشكي و حتي امور امنيتي، از جمله موارد استفاده از اين حسگرها هستند. موفقيتهاي به دست آمده در زمينه استفاده از حسگر جديد OFRR در امور پزشكي، محققان را بر آن داشته است تا از آن براي ارتقاي دانش شناسايي مواد انفجاري در ميادين جنگي استفاده كنند. البته استفاده از اين فناوري جديد در ميادين جنگي به جهت حجيم بودن و وزني در حدود 50 كيلوگرم هنوز امكانپذير نيست. محققاني كه‌اين فناوري نوين را ارائه كرده‌اند اميدهاي زيادي نسبت به كاربردي شدن آن دارند. ژودونگ در اين خصوص مي‌گويد: ما اميدواريم تا حسگر گازي را طراحي كنيم كه ضريب حساسيت بسيار بالا، سريع و در عين حال ويژه‌اي نسبت به مولكول‌هاي مختلف داشته باشد. محققاني همچون وي معتقدند كه اگر نسخه قابل حمل، شخصي و كوچكتر اين فناوري نوين ارائه شود مي‌توان از آن با بالاترين سرعت ممكن در نواحي خطرناكي نظير ميادين جنگي استفاده كرد.
حسگرهاي جديد خود و عملكردشان را به پيچيده‌ترين و ناشناخته‌ترين بخش‌هاي مختلف بدن انسان رسانده‌اند. مغز از جمله‌اين مناطق است كه محققان جرا‡ت كرده‌اند حسگرهاي جديدي را براي بررسي عملكرد آن و قسمت‌هاي مختلف و مرتبط بدن با آن ارائه كنند. يكي از مهم‌ترين گام‌هايي كه در اين زمينه برداشته شده است، طراحي و ساخت نخستين حسگر بي‌سيم جهان براي نظارت و كنترل لحظه‌اي اكسيژن مغز است كه در نوع خود پروژه‌اي فوق‌العاده حساس و پيچيده به شمار مي‌آيد.
دانشمنداني در ايتاليا و ايرلند در صدر اين پروژه تحقيقاتي قرار دارند. آنچه كه آنها ارائه كرده‌اند شامل حسگر بي‌سيمي‌است كه بررسي ثانيه به ثانيه‌اي از سطوح اكسيژن در مغز تهيه و در اختيار پزشكان و محققان قرار مي‌دهد. اين ميكروحسگر جديد كه حتي كوچك‌تر از يك سكه دو سنتي است مي‌تواند به عنوان مبنا و پايه ريز دستگاه‌هاي مختلفي در نظر گرفته شود كه با استفاده از آن مي‌توان داروها و ساير تكنيك‌هاي درماني را براي بيماران مختلف مبتلا به جراحات و ناراحتي‌هاي مغزي نظير پاركينسون و آلزايمر مورد بررسي قرار داد. اين براي نخستين بار در جهان است كه چنين فناوري نظارتي‌اي لحظه به لحظه‌اي براي مغز ارائه مي‌شود.
در گزارش مشتركي كه محققان اين پروژه ارائه كرده‌اند، به‌اين نكته ارائه شده است كه متداول‌ترين روش فعلي براي كنترل و نظارت بر سطوح عصبي ‌ شيميايي مغز، استفاده از ميكرودياليز است. اين تكنيكي است كه براي عملياتي ساختن آن بايد جستجوگر نسبتا بزرگي را به درون مغز وارد كرد. اين كار، برخي معايب خاص خود را دارد كه از آن جمله مي‌توان به سرعت پايين نمونه‌برداري اشاره كرد. حسگر جديد ساخته شده كه در كل از ساختار نسبتا ساده‌اي برخوردار است مي‌تواند به سرعت و با ضريب اطمينان بالايي، آن هم در آن واحد تغييرات مربوط به سطوح مختلف اكسيژن مغز را مورد بررسي موشكافانه قرار دهد. نتيجه‌اين كار چيزي نيست جز درك بهتر از فعاليت‌هاي درون مغزي و سلامت آن و در عين حال بيماري‌هايي كه آن را تهديد مي‌كنند. از آن گذشته مي‌توان اين فناوري نوين را به صورت تركيبي با طيف گسترده‌اي از فناوري‌هاي ديگر نظير ميكروحسگرها و حسگرهاي زيستي مورد استفاده قرار داد و در نتيجه به سيستم كنترلي و نظارتي دقيقي از ريزمولكول‌ها در مغز دست يافت. به نظر مي‌رسد آينده‌اين فناوري نوين روشن باشد.
تا اينجا به حسگرهايي پرداخته شده كه با تكيه بر دانش روز دنيا طراحي و ساخته شده است. با اين حال توجه به‌اين نكته نيز جالب توجه است كه هم‌اكنون كه ‌اين گزارش را مرور مي‌كنيد، بي‌شمار حسگرهاي طبيعي نيز در نقاط مختلف بدن در حال بررسي و نظارت بر بي‌شمار فرآيند هستند. اين نوع حسگرها عمدتا به عنوان مكانيسم‌هاي مولكولي فعاليت دارند و جالب اين است كه دانشمندان به‌اين نتيجه رسيده‌اند با الهام گرفتن از ساختار و عملكرد آنها، نسل بعدي ريز حسگرهاي دقيق را ارائه كنند. در سال‌هاي اخير تحولات چشمگيري در زمينه شناسايي اين حسگرهاي طبيعي صورت گرفته است. به تازگي دانشمندان مكانيسم مولكولي را كشف كرده‌اند كه مي‌توان آن را به عنوان كليد اصلي تنظيم ايجاد لخته‌هاي خوني عنوان كرد. اين تيم تحقيقاتي كه در دانشگاه‌هاروارد فعاليت دارد نتيجه تحقيقات و پروژه اخير خود را در نشريه ساينس به چاپ رسانده است. آنها مي‌گويند اين يافته جديد مي‌تواند كمك شاياني به پزشكان در ياري رساندن به بيماراني تلقي شود كه دچار اختلالات زيادي در لخته شدن خون هستند. تحقيقات علمي‌نشان مي‌دهد كه اگر خون بيش از حد لخته شود، اين مساله مي‌تواند سلامت و حيات افراد را به خطر بيندازد. از آن گذشته ناتواني بدن در ايجاد لخته خوني نيز نتيجه‌اي جز تداوم خون‌ريزي و در نهايت مرگ نخواهد داشت.
اين تيم تحقيقاتي در يافته‌هاي اخير خود منطقه مخصوصي را روي پروتئين لخته‌كننده خوني كشف كرده‌اند كه شامل يك حسگر مولكولي است كه وظيفه دارد تا اندازه پروتئين را تنظيم كند. اين تنظيم براي عملكرد موثر پروتئين و در نتيجه كار كلي آن بسيار اهميت دارد. فاكتورVWF براي چرخه بدن يك فاكتور حياتي به حساب مي‌آيد و در حقيقت تعادل ميان لخته‌هاي خوني و خونريزي را كنترل مي‌كند. از اين رو هرگونه فرآيند غيرعادي و نارسايي كهVWF را تحت تاثير قرار دهد مي‌تواند به ‌ايجاد مشكلاتي نظير اختلالاتي در خونريزي و بروز سكته‌هاي قلبي منجر شود.
تيم تحقيقاتي اين پروژه بر اين باورند كه با استفاده از نتايج اين يافته مي‌توان به درك به مراتب بهتري از چگونگي عملكرد بدن در تنظيم شكل‌گيري لخته‌هاي خوني دست يافت. همچنين شناسايي عوامل موثر در ايجاد بيماري خوني نيز از جمله نتايج اين بررسي خواهد بود. با اين حال به نظر مي‌رسد مهم‌ترين برنامه دانشمندان در شناسايي و بررسي اين نوع حسگرهاي طبيعي، الهام گرفتن از آنها در طراحي و ساخت حسگرهاي مصنوعي در آينده‌اي نه چندان دور است. الگوبرداري از اين حسگرها كار دانشمندان در فراهم آوردن مقدمات لازم جهت نظارت بهتر بر فرآيندهاي درون بدن را راحت‌تر مي‌كند چون آنها در حقيقت از فناوري الگوبرداري مي‌كنند كه نسخه مدرن آن هم اكنون به صورت طبيعي در بدن به كار گرفته شده است.

سعيد حسيني
/www.jamejamonline.ir

مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات آموزشگاه رایانه اخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهانبانک سوال و جوابجوان امروزدانلود نرم افزار