اخبار فناوری پزشکی

کاربرد فیزیک ذره ای در درمان سرطان

شاید فیزیک ذره ای برای افرادی که تمامی علوم جهان را ابزاری می دانند که تنها وظیفه آنها سود بخشیدن و بهبود دادن به زندگی انسانها است، علمی تعریف نشده باشد که تنها پول را به هدر می دهد اما در واقع این علم در تلاش است برای بیماری های انسانی نیز درمانی موثر بیابد.
به گزارش راسخون به نقل از مهر، تمامی شتابگرهای ذره ای که در جهان بنا شده اند، ارزان ساخته نشده اند و فرهنگ انسانها نیز ارزش چندانی برای مطالعاتی که بر اساس حس کنجکاوی آغاز شده اند، قائل نیست. از این رو فردی که اطلاعات چندانی از علومی مانند فیزیک ذره ای ندارد به طور حتم خواهد گفت این کار تنها هدر دادن وقت و سرمایه است در حالی که دانشمندان می توانند از این سرمایه ها برای درمان بیماری مانند سرطان استفاده کنند.

 

نکته انحرافی داستان این است که ماشینهای پر انرژی که پیش از این تمامی عمر خود را صرف ارائه نتایج خارق العاده فیزیکی کرده بودند، به شیوه ای شگفت انگیز و غیر منتظره در حال ادای دین به جوامع مختلف هستند. برای مثال تشعشعات دستگاه تقویت و تسریع ذرات باردار الکترونی که در باستان شناسی، زیست شناسی و کنترل پوسیدگی فلزات در پلهای بزرگ کاربرد دارند یکی از بهترین نمونه های این ماشینها است. پروتون درمانی نیز کاربرد دیگر این دستگاه ها است در واقع بهتر است بدانید تاسیسات پروتونی که زمانی برای مطالعات فیزیکی مورد استفاده قرار می گرفتند اکنون برای درمان سرطان استفاده می شوند.

اما اکنون ابزار دیگری از فیزیک ذره ای در حال پا گرفتن است که می تواند برای تصویربرداری پزشکی و درمان سرطان نعمت بزرگی به شمار رود. برای مثال محققان دانشگاه استنفورد تاسیسات تصویربرداری را ابداع کرده اند که می تواند فناوری تصویربرداری جدیدی را با استفاده از تشعشعات چرنکوف، درخشش کم فروغ  و آبی رنگی که معمولا از قرار گرفتن مواد رادیواکتیو در آب ساطع می شوند، ارائه کند.

 

این تاثیر غیرعادی از سال ۱۹۳۴ شناسایی شده است، زمانی که “پاول چرنکوف” فیزیکدانی از شوروی سابق نور ضعیف  آبی رنگی را در بطری آبی که با استفاده از تشعشعات اتمی بمباران شده بود، مشاهده کرد. مقاله دو فیزیکدان به نامهای “ایلای فرنک” و “ایگور تام” در سال ۱۹۳۷ در توضیح تاثیر چرنکوف برای آنها نوبل فیزیک سال ۱۹۵۸ را به ارمغان آورد.

قاعده نهفته در پس تشعشعات چرونکوف مشابه قاعده انفجار صوتی است، اگر هواپیمایی با سرعت بالاتر از سرعت صوت حرکت کند، هوای اطراف بالهای هواپیما نمی توانند با سرعت مناسب از مسیر بالها کنار بروند و در نتیجه افت شدید فشاری را که با سرعت صوت در حال دور شدن از بالها است را به وجود می آورند و این موج ضربتی پس از اوج گرفتن هواپیما منجر به ایجاد صدای انفجاری بلندی می شود.

در تشعشعات چرونکوف امواج ضربتی مشابهی به وجود می آیند با این تفاوت که نور جای صوت را می گیرد، این پدیده که می توان آن را انفجار نوری نیز نامید زمانی رخ می دهد که ذرات باردار با سرعتی بیشتر از سرعت نور از میان یک رسانا عبور کرده و امواج ضربتی مشابهی را خلق می کنند.

 

اما ظاهرا هیچ پدیده ای قدرت حرکت سریعتر از سرعت نور را ندارد و سرعت نور مقیاسی برای محدودیت سرعت کیهانی است. این ویژگی در صورتی صحیح خواهد بود که به سرعت نور در شرایط خلاء نسبت داده شود. اما سرعت نور در آب تا اندازه قابل توجهی پایین است و از این رو این احتمال وجود دارد که ذرات باردار در رسانایی که در آب قرار گرفته است بتوانند با سرعتی بالاتر از نور حرکت کنند. از این رو تاثیری مشابه امواج انفجاری به وجود خواهد آمد که در آن به جای انفجار صوتی درخشش نوری آبی رنگ دیده می شود.

این تابشهای نوری قابل ردیابی هستند از این رو می تواند برای تمامی انواع مطالعات پزشکی کارایی داشته باشند، برای مثال IceCube که در اعماق لایه های ضخیم یخی قطب جنوب در جستجوی نوترینوها است از تشعشعات چرنکوف به عنوان شاخصی برای برخورد نوترینوها استفاده می کند. این نوع از تشعشعات را در عین حال می توان در برخی از رآکتورهای اتمی نیز مشاهده کرد.

 

اکنون محققان کاربرد غیز فیزیکی برای این تشعشعات یافته اند و با استفاده از آن شیوه تصویربرداری جدیدی به نام تصویربرداری نوری چرنکوف یا CLI را ارائه کرده اند که در آن از CCD های معمولی مورد استفاده در تصویربرداری های فلورسنت و زیست تاب استفاده شده است، با این تفاوت که در این سیستم جدید به جای نور از امواج چرنکوف استفاده شده است.

برچسب زدن مولکولها با استفاده از نانوذرات حاوی مقادیر تعین شده ای از پاد تنها برای چسبیدن به سلولهای سرطانی امری رایج است، اما رویکرد محققان ساخت گلوکزهای رادیواکتیو است. سلولهای سرطان دارای سوخت و ساز بالایی هستند و از این رو به تدریج توده هایی را تشکیل داده و تومورهای سرطانی را به وجود می آورند.

 

محققان به عنوان ایزوتوپ از ۲۲۵ آکتینیوم استفاده کردند که زنجیره فرسایش آن به سرعت سه ذره آلفا را به وجود آورد و پس از آن ذرات بتای فرزند به وجود آمدند که منبع نوری بسیار ضعیف بودند این نور منبعی است که می توان از آن برای تصویربرداری زیستی استفاده کرد، کل فرایند پوسیدگی این ماده ۱۵ دقیقه زمان صرف کرده است.

آزمایش این سیستم تصویربرداری بر روی موشهای آزمایشگاهی نشان داد می توان با استفاده از سیستم تصویربرداری چرونکوف در آن واحد و طی سه دقیقه از چهار یا پنج موش تصویربرداری کرد. کوتاه بودن مدت زمان تصویربرداری پیشرفت قابل توجهی به شمار می رود که می تواند امکان تصویربرداری در اتاق عمل را برای بیماران به وجود آورد.

محققان باور دارند از این سیستم تصویربرداری زیستی می توان به خوبی برای درمان سرطان استفاده کرد، به ویژه این سیستم می تواند با استفاده از ذرات سنگین تر آلفا که طی پوسیده شدن ۲۲۵ آکتینیوم به وجود می آیند، با چسبیدن به سلولهای سرطانی، بدون آسیب رساندن به سلولهای سالم سرطان را نابود کنند.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یک × 2 =