بیماریهای مختلف میتوانند جان انسان را به خطر بیندازند و منجر به مرگشان شوند. بنابراین تشخیص به موقع و درمان این بیماریها میتواند جان هزاران نفر را تشخیص دهد. در برخی موارد علم پزشکی نمیتواند بیماریها را به موقع تشخیص دهد. اینجا است که طیف سنجی به کمک پزشکان میآید. نظر شما را به جدیدترین اخبار طیف سنجی در حوزه پزشکی جلب میکنیم.
کاربرد طیف سنجی رامان در تشخیص بیماری پارکینسون
گروهی از محققان دانشگاه هنگ کنگ از طیف سنجی رامان و انبرکهای نوری optical tweezers برای بررسی ساختار آلفا سینوکلئین استفاده کردهاند. این ساختار با بیماری پارکینسون ارتباط نزدیکی دارد.
پروتئینهای ذاتی بینظم یا (intrinsically disordered protein (IDP)) نقش حیاتی در فرایندهای بیولوژیکی ایفا میکنند. بسیاری از این پروتئینها با بیماریهای تخریب ناپذیر عصبی مرتبط هستند. به عنوان مثال آلفا سینوکلئین دارای یک ساختار سه بعدی پایدار نیست، بلکه ساختمان آن به عنوان یک ساختار ثانویه شناخته میشود. آلفا سینوکلئین از یک ساختار ثانویه به ساختار دیگر تغییر میکند که همین امر منجر به تجمع پروتئین موجود در بیماری پارکینسون میشود. بنابراین شناسایی IDPها میتواند اطلاعات دقیقی در مورد بیماری پارکینسون ارائه دهد. اما از طرفی تجزیه وتحلیل پروتئینها در غلظتهای پایین بسیار چالش برانگیز است.
در تحقیقی دانشمندان چینی با ترکیب یکی از روشهای طیف سنجی رامان یعنی SERS (Surface-enhanced raman spectroscopy) و optical tweezers توانستند این IDPها را در سطح تک مولکولی شناسایی کنند. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که SERS پتانسیل قابل توجهی برای شناسایی سیستمهای بیولوژیکی دارد.

منبع خبر: https://zaya.io/78vxl
میکروسکوپ رامان در تشخیص آنوریسم آئورت
عارضه آنوریسم آئورت اگر به موقع تشخیص داده نشود میتواند مرگ انسان را در پی داشته باشد. دانشمندان به کمک میکروسکوپ رامان موفق شدهاند این عارضه را تشخیص دهند. برای اطلاع بیشتر با ما همراه شوید.
بیماری آنوریسم آئورت توراسیک صعودی زمانی رخ میدهد که دیوارههای آئورت (که بزرگترین رگ خونی بدن است) ضعیف شده و برآمده میشود. این بیماری سبب پارگی دیواره آئورت میشود و همین منجر به خونریزی و مرگ فرد میشود. به همین دلیل آنالیز فیبرهای دیواره آئورت به کمک طیف سنجی رامان و تصویر برداری رامان در این زمینه بسیار مهم است.
در این عارضه هیچ نشانگر قلبی عروقی مشاهده نمیشود. پیش بینی میشود که ایجاد آنوریسم رابطه مستقیمی با تغییرات سلولی و خارج سلولی در دیوارههای رگ دارد.
یک تیم تحقیقاتی برای بررسی این عارضه میکروسکوپ رامان را به کار گرفتهاند. این تیم از موش و نمونههای انسانی برای آنالیز اثر انگشتی (fingerprint) ساختار مولکولی در آئورت استفاده کردهاند. تغییرات در دیوارههای آئورت به کمک تصویربرداری رامان تعیین میشود. این تیم اظهار دارند که اجزای خاص مشتق شده از فیبر الاستیک و اجزای مشتق شده از فیبر کلاژن به طور قابل توجهی در این عارضه افزایش یافته است. بنابراین الیاف الاستیک و کلاژن میتوانند به عنوان نشانگرهای زیستی برای تشخیص این بیماری استفاه شوند. استفاده از طیف سنجی رامان امکان شناسایی تغییرات جزئی در ساختار سلولهای دیواره آئورت را فراهم کند. همان طور که پیشتر نیز اشاره شد تصویربرداری به کمک میکروسکوپ رامان به عنوان روشی برای شناسایی تغییرات اولیه دیواره آئورت به کار میرود. در حال حاضر هیچ روشی برای شناسایی زود هنگام این عارضه وجود ندارد. گاهی اوقات این عارضه زمانی تشخیص داده میشود که جان فرد توسط این بیماری تهدید میشود.

منبع خبر: https://zaya.io/4r284
طیف سنجی رامان و استفاده از ورقه های گرافن در تشخیص سریع کووید ۱۹
در حال حاضر باید یک برنامه فشرده برای کمک به جلوگیری از شیوع ویروس کرونا طراحی شود که طراحی چنین برنامهای بسیار دشوار است. اما دنیا به روشهای بهتری برای تشخیص سریع و دقیق انواع کووید نیاز دارد.
محققان یک دانشگاه در شیگاگو، سالها است که در حال ساخت سنسورهای گرافن هستند. این گروه قبلا سنسورهایی برای سلولهای سرطانی و ALS (Amyotrophic lateral sclerosis) ساختهاند. اکنون این گروه در خصوص تشخیص کرونا از گرافن و طیف سنجی رامان استفاده کردهاند. تحقیق انجام شده توسط این محققان پتانسیل ایجاد یک تغییر واقعی را دارد. سنسور بهینه شده توسط این گروه به صورت انتخابی برای کووید طراحی شده است. این روش سریع، ارزان و دارای حساسیت بسیار بالایی است.
جزئیات روش به این صورت است که ابتدا یک آنتی بادی مخصوص پروتئین معروف در ویروس کرونا (SARS-CoV-2) طراحی شده است. محققان ورقههای گرافن را با این آنتی بادی ترکیب کردند. آنها این صفحات گرافن را در معرض نمونههای کووید مثبت و کووید منفی در بزاق مصنوعی قرار دادند. سپس از طیف سنج رامان برای اندازهگیری ارتعاشات در سطح اتمی از این ورقههای گرافن استفاده کردند. همان طور که میدانید گرافن یک ماده رامان اکتیو است. دلیل اصلی استفاده از گرافن برای محاسبه تغییرات انرژی فونونی است. همچنین این ورقهها در حضور ویروسهای مختلف کرونا مانند MERS-CoV (Middle East respiratory syndrome- COVID) مورد آزمایش قرار گرفتند که در این مورد نیز این آزمایشها موفقیت آمیز بوده است.
محققان دریافتند هنگامی که ورقههای گرافن کوپل شده با آنتی بادی با یک نمونه مثبت کووید در تماس قرار میگیرد، ارتعاشات اندازهگیری شده توسط طیف سنج رامان تغییر میکند. اما وقتی با یک نمونه منفی کووید یا با ویروسهای کرونا دیگر در تماس قرار میگیرد تغییری در ارتعاشات مشاهده نمیشود. محققان ذکر کردهاند که مشاهده نتایج کمتر از پنج دقیقه طول میکشد زیرا سرعت آنالیز طیف سنجی رامان بسیار بالاست. همچنین با افزایش غلظت پروتئین ذکر شده در نمونه ارتفاع پیکهای مربوطه در طیف پراکندگی رامان نیز افزایش دارند.
طبق گفته محققان این پروژه به طرز شگفت انگیزی پاسخی قطعی به نیاز و تقاضا برای شناسایی ویروسها است. توسعه این فناوری به عنوان یک دستگاه آزمایش بالینی مزایای بسیاری نسبت به آزمایشات فعلی مستقر و استفاده شده دارد.
یکی از محققان این پژوهش گفت: گرافن فقط یک اتم ضخامت دارد. بنابراین وقتی یک مولکول در سطح آن قرار میگیرد، میتواند تغییر خاصی در انرژی الکتریکی آن ایجاد کند. در نتیجه ارتعاشات اندازهگیری شده توسط دستگاه رامان تغییر خواهد کرد. در اصل گرافن به این صورت کالیبره شده است تا فقط با پروتئین خاص SARS-CoV-2 واکنش نشان دهد. به همین ترتیب گرافن با استفاده از این روش، میتواند برای تشخیص انواع COVID-19 استفاده شود.

منبع خبر: https://zaya.io/q3kft
کابرد طیف سنجی uv/vis در تحقیقات واکسن کوید ۱۹
طبق بیان سازمان بهداشت جهانی (WHO) یکی از موثرترین راههای پیشگیری از بیماری، واکسن است. واکسن، سیستم ایمنی بدن را برای مبارزه با عوامل بیماریزای عفونی مانند باکتریها و ویروسها تحریک میکند.
در حال حاضر، در سراسر جهان حداقل ۱۱۷ مطالعه برای تولید واکسن برای ویروس کرونا در حال انجام است. دانشمندان برای تولید واکسنی که هدف آن از بین بردن ویروس SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome- Coronavirus) باشد، روی طیف وسیعی از این واکسنها کار میکنند. محققان پیشنهاد میکنند که یک آنتی ژن مناسب میتواند راهی امیدوار کننده برای تحریک سیستم ایمنی باشد.
تولید واکسن موثر ممکن است سالها طول بکشد. با این حال، COVID-19 زندگی بشر را تهدید میکند و در حال حاضر هیچ درمان هدفمندی ندارد. بنابراین برای جلوگیری از مرگ و میر بیشتر، بسیاری از آزمایشگاهها در سراسر جهان تلاش میکنند تا جدول زمانی تولید واکسن را کوتاه کنند.
روند معمول تولید واکسن مراحلی از قبیل پردازشهای زیستی، کنترل کیفیت و… را شامل میشود. برای انجام این مراحل استفاده از انواع دستگاههای طیف سنجی مانند طیف سنج UV/Vis یا اسپکتروفتومتر بسیار مناسب است. انجام این تحقیقات برای پیدا کردن واکسن موثر ضروری است.
واکسنهای در حال تولید برای COVID-19 از چند ماده اصلی تشکیل شدهاند که معمولا برای ایجاد پاسخ سیستم ایمنی بدن مورد نیاز است.
سه ماده اصلی تشکیل دهنده واکسن
- اسیدهای نوکلئیک (DNA / RNA)
- پروتئین
- مواد افزودنی (به عنوان مثال مواد نگهدارنده)
زمان لازم برای تجزیه و تحلیل خصوصیات دقیق آنتی ژن مورد مطالعه، پروتئین، ویروس، باکتری و یا اسید نوکلئیک باید در حد امکان کوتاه شود تا واکسن ایده آل هر چه سریعتر به بازار عرضه گردد. همان طور که قبلا اشاره شد یکی از بهترین روشها استفاده از انواع روشهای طیف سنجی است. این روشها ابزار مهمی برای تعیین خاصیت دقیق، قابل اعتماد و سریع مواد هستند.
در حال حاضر از طیف سنج مرئی فرابنفش (UV-VIS spectroscopy) برای تجزیه و تحلیل انواع واکسنهای حیاتی از جمله آنفلوانزا و هاری استفاده میشود. این فناوری برای جستجو واکسن COVID-19 نیز کاربرد دارد. در حال حاضر پارامترهای متداولی برای واکسنهای موجود با استفاده از طیف سنجی UV/VIS تجزیه و تحلیل میشوند.
در ادامه چند نمونه کاربردی به شما نشان میدهیم. این نمونهها نشان میدهند که چگونه میتوان در اجزای واکسنهای تولیدی از اسپکتروفتومتر برای کیفیت سنجی دقیق استفاده کرد.
- تیومرسال (Thiomersal): روش معمول برای کیفیت سنجی این ماده نگهدارنده در واکسن، به این صورت است که ابتدا آن را با حلال آلی (کلروفرم) مخلوط کرده و سپس میزان جذب لایه آلی در ۴۹۰ نانومتر را اندازه گیری میکنند.
- فرمالین (Formalin): محتوای این عامل سم زدایی را میتوان با استفاده از رنگ سنج و تجزیه و تحلیل واکنش فرمالین با یک ماده دیگر تعیین کرد. با این روش میتوان جذب آن را در ۶۲۸ نانومتر اندازه گیری کرد.
- فنول (Phenol): این ماده نگهدارنده واکسن میتواند با مادهای دیگر وارد واکنش شده و یک مجموعه رنگی را ایجاد کند. میزان جذب این کمپلکس را میتوان در ۵۵۰ نانومتر اندازه گیری کرد که با غلظت فنول موجود ارتباط داشته باشد.
میتوان نتیجه گیری کرد که طیف سنج UV / Vis میتواند ابزاری مفید برای تحقیقات در حین تولید و سنتز واکسن کرونا باشد. همچنین میتواند در تجزیه و تحلیل خود ویروسها مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری به توصیف سریع و دقیق ترکیبات اصلی واکسن، از جمله DNA ، RNA، پروتئینهای خاص و بازدارندههای RNA کمک میکند.

منبع خبر: https://zaya.io/e66gq
درمان بیماریهای عصبی به کمک طیف سنجی رامان
در دانشگاه راتگزر یک سنسور زیستی ساخته شده است که میتواند سلولهای عصبی و بنیادی را شناسایی کند. سلولهای بنیادی میتوانند به انواع مختلفی از سلولها تبدیل شوند. در بیماری اختلال عصبی، سلولها آسیب میبینند. به همین دلیل میتوان سلولهای بنیادی را جایگزین سلولهای آسیب دیده کرد. در این حسگر یک زیر لایه طلا با گرافن کوت(coat) میشود. با تابش نور لیزر، پلاسمونهای سطحی ایجاد میشود. در واقع پلاسمونیکهای سطحی از طریق مکانیسم انتقال بار و اثر الکترومغناطیسی سیگنال رامان را تقویت میکنند (برای اطلاع بیشتر در این زمینه طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان را مطالعه کنید). با به کار بردن این روش سیگنال پراکندگی رامان دو برابر افزایش مییابد. محققان با استفاده از این ویژگی انواع ژنها را شناسایی کردهاند.
یکی از محققان در این زمینه میگوید: «چالش اصلی، افزایش دقت و حساسیت سیگنال رامان است. با توجه به اینکه سلولها، ژنها یا پروتئینها بسیار پیچیده هستند، دقیق بودن این روش مهم است. توسعه این فناوری چهار سال به طول انجامیده است. همچنین ترکیب این حسگر و طیف سنجی رامان پتانسیل زیادی برای تجزیه و تحلیل انواع برهمکنشها در سلولهای بنیادی دارد. علاوه بر این، فناوری بیوسنسور میتواند به درمان بیماریهای آلزایمر، پارکینسون و سایر اختلالات عصبی کمک کند.

منبع خبر: https://zaya.io/i0iyd
عملکرد SERS برای تشخیص پلاکت خون
احتمالا میدانید که بیماری قلبی عروقی، دستگاه گردش خون را مختل میکند. این بیماری میتواند منجر به مرگ بیمار نیز شود. به همین دلیل تشخیص به موقع و جلوگیری از پیشرفت آن میتواند در علم پزشکی بسیار سودمند باشد. یکی از روشهایی که اخیرا برای این کار مورد استفاده قرار میگیرد، طیف سنج رامان ارتقا یافته سطحی (Surface enhanced raman spectroscopy) یا SERS است. این مطلب میتواند دانش شما را در این زمینه افزایش دهد.
طیف سنجی رامان در حال حاضر به عنوان یک روش تشخیص جدید در بسیاری از زمینههای پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال از این روش میتوان برای شناسایی نشانگرهای بیماری قلبی عروقی استفاده کرد. گروهی از دانشمندان از طیف سنجی رامان به منظور مطالعه پلاکتهای بیماران مبتلا به بیماری قلبی عروقی استفاده کردهاند. این گروه توانستهاند طیف رامان افراد بیمار با سالم را مقایسه کنند. آنها به این نتیجه رسیدهاند که این روش میتواند در تشخیص بیماریهای مرتبط با پلاکت خون به کار برده شود.
طیف رامان در این زمینه سیگنال ضعیفی دارد. بنابراین، این تیم از طیف سنجی رامان ارتقا یافته یا SERS استفاده میکنند تا این ضعف بهبود یابد. در این آزمایش پلاکت خون افراد سالم و افرادی که داروی رقیق کننده خون مصرف میکنند، مورد مطالعه قرار گرفته است. مقایسه طیف رامان این گروه تفاوتهایی را در مناطق مختلف نشان میدهد. به عنوان مثال شدت سیگنال در گروه افراد بیمار تغییر کرده است که این تغییرات ناشی از پایه لیپیدی غشا پلاکت است. این گروه همچنان در این زمینه مطالعه میکنند تا اطلاعات بیشتری از طیف رامان افراد بیمار استخراج کنند. این روش تا حد زیادی میتواند به تشخیص بیماری کمک کند. همچنین به کمک طیف سنجی رامان میتوان پیشرفت بیماری را کنترل و خطرات احتمالی بیماریهای قلبی عروقی را شناسایی کرد.

منبع خبر: https://zaya.io/fpeuy
عملکرد SERS در تشخیص و نابودی تومورها
امروزه هزاران نفر در سراسر دنیا به دلیل انواع بیماریها مانند سرطان و تومور جان خود را از دست میدهند. تشخیص به موقع و درمان این بیماریها میتواند جان افراد را نجات دهد. اما جراحی تومورها و سرطانها دارای چالشهایی است که طیف سنجی رامان میتواند این مشکلات را حل کند. طیف سنجی رامان روشی است که در زمینه پزشکی بسیار پرکاربرد است. زیرا به بافتها آسیبی نمیزند و نیازی به آماده سازی نمونه ندارد. بیشتر تحقیقات و کاربرد رامان در این زمینه برای تشخیص و درمان انواع سرطانها و تومورها است. اما از آن جایی که سیگنال رامان در این زمینه ضعیف است از طیف سنجی رامان ارتقا یافته سطحی یا همان SERS در تشخیص و درمان دقیق تومورها و سرطانها استفاده میشود. در همین راستا گروهی با به کار بردن این تکنیک توانستهاند از تومورهای شکمی تصویربرداری کنند.
همان طور که میدانید مرگ ناشی از تومورها در سراسر جهان هر روزه به گوش میرسد. تومورهای شکمی مانند تومورهای تخمدان از بدخیمترینهای این بیماری به شمار میروند. به همین علت میتوانند به بافتها و اندامهای مجاور نیز آسیب وارد کنند. جراحی این تومورها از نظر بالینی هم کار بسیار چالش برانگیزی است. همه این عوامل دست به دست هم میدهند و موجب افزایش مرگ و میر میشوند.
یکی دیگر از چالشهای جراحی مشخص کردن دقیق حاشیههای تومور است. به همین دلیل این گروه با استفاده از SERS توانستهاند در حین عمل جراحی تومور را تشخیص داده و تا حد زیادی تومور را از بدن فرد بیمار تخلیه و خارج کنند.

منبع خبر: https://zaya.io/h0n8v