بحث جديد: جزيئات السيليكون النانوية تسهم فى الكشف المبكر عن الأورام السرطانية

كشف متخصصون من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية "ميفي" بروسيا والمعهد الفيزيائي التابع لأكاديمية العلوم الروسية، ومعهد كيمياء المواد فائقة النقاوة وجامعة موسكو الحكومية، جنباً إلى جنب مع زملاء من فرنسا وسويسرا وجمهورية التشيك وأوكرانيا، عن طريقة جديدة للتشخيص البصري باستخدام جسيمات السيليكون النانوية.
وتعتبر الجسيمات النانوية بمثابة مواد فريدة من نوعها من حيث التشخيص وعلاج الأمراض السرطانية، فإذا كانت الجسيمات النانوية مطلية ببعض البوليميرات، مثل البولي إيثيلين جليكول، فيمكنها أن تدور بحرية في مجرى الدم وتتراكم في الوقت نفسه في منطقة الورم من خلال "ثقوب" في الأوعية الموجودة في هذه المنطقة (التراكم السلبي) أو من خلال استخدام جزيئات خاصة وهادفة (التراكم النشط).
كما يمكن اكتشاف جسيمات نانوية في أنسجة الجسم بسبب الاستجابة البصرية، على سبيل المثال بسبب انعكاس الفلورسنت. وهذا بدوره يسمح ب"إضاءة" منطقة الورم في المكان الذي تراكمت فيه الجزيئات، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن يكون للجسيمات النانوية تأثير علاجي على الورم سواء كان ذلك من تلقاء نفسها أو باعتبارها وسيلة لنقل الأدوية مثل النويدات المشعة.
وتعتبر مادة السيليكون واحدة من أكثر المواد غير العضوية أماناً للأنظمة البيولوجية، وذلك نظراً للتوافق الحيوي المثالي وللتحلل الحيوي في الجسم، كما أن جسيمات السيليكون النانوية مادة رائعة في العلاج المرتبط بارتفاع الحرارة الموضوعي وتدمير الخلايا السرطانية عندما يتم تسليط الأشعة بالضوء أو الإشعاع السيني أو الموجات فوق الصوتية، ومع ذلك فإن جسيمات السيليكون النانوية تعتبر مثالية من وجهة نظر العلاج (20-100 نانو متر)، علماً أنه من الصعب تصور ومعرفة المقاييس بصرياً في المواد الحيوية، لأنها لا تملك القدرة على التوهج.
في هذا السياق أشار الباحث أندريه كاباشين المدير العلمي لمعهد الفيزياء الهندسية للطب الحيوي في جامعة "ميفي" قائلاً: "لقد أظهر فريق من العلماء من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية وعدد من المؤسسات العلمية الروسية والأجنبية، حلاً لمشكلة التصوير الجزيئي تجاه جسيمات السيليكون النانوية الكبيرة الحجم في المواد الحيوية".
وتابع الباحث أندريه خلال مقابلة مع وكالة "ريا نوفستي" قائلاً: "يمكن أن تتمتع هذه الجسيمات النانوية باستجابة قوية غير خطية لدى تعرضها للتأثير البصري، وهذا يعني التوليد المتزامن للشعاع التوافقي الثاني والتوهج ثنائي الفوتون، علماً أن توليد الإشارات من خلال هذين التأثيرين يتناسب طرداً مع حجم جسيمات السيليكون النانوية. بمعني آخر أن الإشارات يمكن أن يكون لها التأثير الأكبر في الجسيمات النانوية الكبيرة، وإشارة التوليد المتزامن للشعاع التوافقي الثاني حساسة أيضاً لتشكل تجمعات الجسيمات النانوية في الخلايا والأنسجة. إن التأثيرات المكتشفة تسمح بإعادة النظر برؤية مشكلة التصوير الحيوي لواحد من أكثر المواد النانوية الواعدة".
وأظهر الباحثون كيفية تصور جسيمات السيليكون النانوية في الخلايا الحية، من خلال استخدام تباين الثنائي المقترح استناداً إلى استجابات التوليد المتزامن للشعاع التوافقي الثاني والتوهج ثنائي الفوتون. ومن المهم بشكل خاص أن يكون لهذه الطريقة دقة بصرية عالية، وهذا يسمح بإعادة تأهيل الصور ثلاثية الأبعاد الخاصة بتوزيع جسيمات السيليكون النانوية في الخلايا والأنسجة.
ويسمح هذا التصوير الحيوي ثنائي النسق المقترح باستكمال الوظيفة العلاجية لجسيمات السيليكون النانوية، وهذا التصوير مصمم لإحراز تقدم كبير في تطوير طرق جديدة غير غازية لعلاج السرطان.
يشار إلى أن نتائج هذا البحث تم نشره في المجلة العلمية المعروفة Advanced Optical Materials.