بسیاری از سرطانها در صورت تشخیص بهموقع پزشک، با موفقیت درمان خواهند شد. اما در صورتی که نشانهای ظاهر نشود، چگونه میتوان یک سرطان پیشرونده را تشخیص داد؟ در آیندهای نزدیک، تشخیص مناسب و زودهنگام سرطان با استفاده از مواد شیمیایی ساده و ارزان، امکانپذیر خواهد شد.
یک فیلم پلیمری خاص ایجادشده در مؤسسهی شیمیفیزیک آکادمی علوم ورشو که مولکولهای نئوپترین را تشخیص میدهد. این فیلم یک عامل اساسی برای اقدامات تشخیصی سرطان خواهد بود.
این روزها، سرطان دیگر برای بیماران حکم مرگ را ندارد. با این حال، زمانی بهترین شانس بهبودی وجود دارد که درمان مناسب در مراحلاولیهیبیماری صورت پذیرد. مشکل همین جا است؛ زیرا بسیاری از تومورها طی دورهای درازمدت و بدون هیچ نشانهای رشد میکنند. یک راهحل برای این مشکل، بهبود آزمایشهای تشخیصی در دسترس است که باید بهطور منظم انجام شوند و حتی خود فرد نیز میتواند آنها را انجام دهد. بهکارگیری این حسگر شیمیایی طراحی و ساختهشده، گام دیگری است که ما را به این نوع تشخیص پزشکی شخصی (Personalized Medical Diagnosis) و پیشگیری از سرطان نزدیک میکند.
مهم ترین جزو حسگر شیمیایی (Chemosensor) طراحیشده در مؤسسهی شیمیفیزیک آکادمی علوم ورشو، یک فیلم نازک از پلیمری است که مولکولهای نئوپترین(Neopterin) را تشخیص میدهد. نئوپترین(با فرمول شیمیاییC9H11N5O4) یک ترکیب بودار (Aromatic Compound) موجود در مایعات بدن همچون سرم، ادرار و مایع مغزیـ نخاعی است. این ماده که به وسیلهی دستگاه ایمنی تولید میشود، یک نشانگر جهانی در تشخیص پزشکی در نظر گرفته میشود. تراکم این نشانگر زیستی در موارد بیماریهای نئوپلاستیک (توموری) خاص همچون لنفوم بدخیم، بهطور قابلتوجهی بالا میرود. با این حال، عفونتهای ویروسی و باکتریایی و همچنین بیماریهای دارای ریشهی انگلی نیز باعث بالارفتن سطح نئوپترین میشوند. همچنین در بیماران پیوندی، بالا رفتن سطح نئوپترین نشانهی پس زدن احتمالی پیوند است.
چگونه وجود نئوپترین را تشخیص دهیم؟ یک راه معقول برای رسیدن به این هدف، استفاده از مواد تشخیصدهندهی خاص است که از طریق قالبگیری مولکولیبهدستآمده است.اینروش شامل«قالبزدن»(Stamping out)مولکولهای ترکیب موردنظر (شکل و حداقل برخی از ویژگیهای شیمیایی آن) در یک پلیمر بهدقت طراحیشده میباشد. در طول آمادهسازی فیلمپلیمری، مولکولهای مادهی در حال شناسایی (در این مورد نئوپترین) در یک محلول عامل قرار دارند که در آن، نقاط اتصال آنها باید به نقاط شناسایی به اصطلاح مونومرهای کاربردی متصل شود. در عوض، این مونومرها باید بتوانند با مونومر دیگری که یک عامل اتصال عرضی است، اتصال برقرار کنند که این دو پس از بسپارش، همراه با یکدیگر یک ساختار حمایتی مستحکم از پلیمر را ایجاد میکنند. سپس، مولکولهای ترکیبِ الگو، شستهشده و از سازه خارج میشوند. نتیجه، یک پلیمر پایدار با حفرههای مولکولی یکشکل و ویژگیهای شیمیایی است که جذب مولکولهای ترکیب دلخواه از محیط اطراف خود را تضمین میکنند.
مشکل بنیادی؛ قالبگیری مولکولی، انتخاب مونومرهای کاربردی مناسب و مونومرهای عرضی و همچنین مادهی حلال، نسبتهای آنها و شرایط واکنشها است. بهکمک محاسبات شیمی کوانتمی، محققان در آغاز به بررسی این پرداختندکه آیا پیوندی بین مولکول حلال و مونومرهای کاربردی انتخابشده وجود دارد و اینکه آیا این مونومرها در حلال انتخابشده پایدار خواهندبود یاخیر. حفرههای مولکولی شکلگرفته نیز بررسیگردید تا بهایننکته پیببرند که آیا بهمقدار کافی گزینشی هستند یاخیر.بهعبارتدیگر، آیا مولکولها مورد شناسایی واقعشده و یا هرنوع مولکول مشابه دیگری را جذب مینمایند یا خیر.
در مؤسسهی شیمیفیزیک آکادمی علوم ورشو، با استفاده از حفرههای مولکولی نئوپترین، یک فیلم پلیمری تشخیصدهنده روی سطح یک الکترود ایجاد شد. فیلم روی الکترود پس از غوطهور شدن در سرم خون مصنوعی حاوی نئوپترین، مولکولهای نئوپترین را جذب کرد و بنابراین، باعث کاهش پتانسیل الکتریکی سیستم اندازهگیری متصل شد. آزمایشها نشانمیدهند که بهرغم وجود مولکولهای دارای ساختار و ویژگیهای مشابه، حفرههای مولکولی پلیمر تقریباً به طور کامل با مولکولهای نئوپترین پُر شدند. این نتیجه بهاینمعناست که احتمال شناسایی مثبت کاذب (شناسایی وجود نئوپترین در مایعات بدن که حاوی آن نیستند) پایین و قابل اغماض است. بنابراین، این حسگر شیمیایی جدید با چیزی که باید واکنش نشانمیدهد و نه چیز دیگر.
درحالحاضر حسگر شیمیایی، قسمتی از قابلیتهای آزمایشگاهی است. با اینحال، تولید جزو کلیدی آن که فیلم پلیمری تشخیصدهنده است، با مشکل خاصی روبرو نیست و به راحتی میتوان مدل کوچک مدارهای الکترونیکی لازم برای اندازهگیریهای الکتریکی را ساخت. با توجه به پیشرفت محققان، تا چند سال آینده مانعی برای ساخت ابزار تشخیصی ساده و قابل اطمینانی که در دسترس مؤسسات پزشکی و پزشکان و همچنین عموم مردم باشد، وجود نخواهد داشت.
