Stanford Üniversitesi’nden bilim insanları, insan vücudu dokusunu görünür ışığa karşı şeffaf hale getiren yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Bu atılım, yaralanmaların tespiti, sindirim bozukluklarının izlenmesi ve kanserlerin tespiti dahil olmak üzere tıbbi teşhislerde önemli ilerlemelere yol açabilir.
Yeni teknoloji, hayvan testlerinde geri dönüşümlü olduğu tespit edilen güvenli bir boyanın topikal uygulamasına dayanıyor. Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar, ışığın lekeli biyolojik dokuyla nasıl etkileşime gireceğini tahmin etmeyi içeren yaklaşımlarını açıkladıkları sonuçları Science dergisinde yayınladılar.
Malzeme bilimi ve mühendisliği yardımcı doçenti Guosong Hong, “Uzun vadede, bu teknoloji damarları kan örneği almak için daha görünür hale getirebilir, lazerlerle dövmelerin silinmesini kolaylaştırabilir veya kanserin erken teşhisine ve tedavisine yardımcı olabilir” dedi. Çalışmanın liderliğine yardımcı olan Stanford Üniversitesi.
Araştırmacılar, ışığın lekeli biyolojik dokularla nasıl etkileşime gireceğini tahmin etmek için, ışık saçılımı ve kırılma sürecinin derinlemesine anlaşılmasını gerektiren bir yöntem geliştirdiler. Işığı en verimli şekilde emen boyaların, ışığı geniş bir kırılma indeksi aralığına eşit şekilde yönlendirmede de oldukça etkili olabileceğini buldular.
“Örneğin, bazı tedavilerde kanserli ve kanser öncesi hücreleri yok etmek için lazer kullanılıyor ancak bu tedaviler cilt yüzeyine yakın alanlarla sınırlı. Bu teknik, yöntemin penetrasyonunu artırabilir.” diye belirtti Hong.
Araştırmacıların özellikle etkili olacağını öngördüğü boyalardan biri, daha çok FD&C Yellow 5 olarak bilinen bir gıda boyası olan tartrazindi. Tartrazin molekülleri, suda çözülüp kumaşa emildiğinde, kırılma indekslerine uyacak ve ışığın yayılmasını önleyecek şekilde mükemmel bir yapıya sahiptir, bu da şeffaflığı sağlar. .
Araştırmacılar tahminlerini ince dilimlenmiş tavuk göğsü ve fareler üzerinde test ettiler. Farelerin kafa derisine tartrazin solüsyonu uygulandığında şeffaf hale geldiğini ve beyindeki kan damarlarının görülmesini sağladığını buldular. Solüsyon farelerin karnına uygulandığında da benzer bir sonuç elde edildi; bu, bağırsak kasılmalarını ve kalp atışı ve nefes almanın neden olduğu hareketleri gözlemlemeyi mümkün kıldı.
Teknik, mikrometre ölçeğindeki özelliklerin çözünürlüğüne ve hatta mikroskobik gözlemlerin iyileştirilmesine olanak sağladı. Boya yıkandığında dokular hızla normal “opaklıklarına” geri döndü. Tartrazinin uzun vadeli etkileri görülmedi ve fazlası 48 saat içinde atıklarla atıldı.
Araştırmacılar, boyanın kullanılmasının organizmaların daha da iyi anlaşılmasına yol açabileceğinden ve bunun hem biyoloji hem de tıp açısından etkileri olabileceğinden şüpheleniyorlar. Proje, mikrodalga radyasyonunun biyolojik dokularla etkileşimi üzerine bir çalışma olarak başladı, ancak sonuçta tıpta geniş uygulamalara sahip olabilecek yeni teknolojinin geliştirilmesine yol açtı.
Araştırmacılar, temel fiziğe dayalı teknikleri kullanarak, yaklaşımlarının, optik özelliklere dayalı olarak boyaları biyolojik dokularla eşleştirmeye yönelik yeni bir araştırma dizisine öncülük edeceğini ve potansiyel olarak çok çeşitli tıbbi uygulamalara yol açacağını umuyorlar.
“Gelişmiş araştırma kurumları, yeni, daha büyük ve daha güçlü araçlara yer açarken temel araçlara ve uzmanlığa erişim sağlayarak sürekli olarak doğru dengeyi bulmaya çalışıyor. Elipsometre gibi basit bir iş makinesi nadiren manşetlerde yer alsa da, bu örnekte olduğu gibi atipik uygulamalarda kullanıldığında yine de fark yaratabilir. NSF NNCI’yi denetleyen NSF Program Yöneticisi Richard Nash, “Bu tür araçlara açık erişim, çığır açan keşifler yapmak için temel önem taşıyor çünkü bunlar bilimsel fenomenler hakkında temel içgörüler üretmek için yeni yollarla kullanılabilirler” dedi.
“Bir optik uzmanı olarak Kramers-Koenig birleşiminden yararlanarak ne kadar çok şey kazandıklarına hayret ediyorum. Her optik öğrencisi bunları biliyor, ancak bu ekip denklemleri kullanarak ne kadar emici boyanın cildi şeffaf hale getirebileceğini buldu. Hong’un çalışmalarını denetleyen NSF program direktörü Adam Wachs, “Hong’un yeni ve cesur bir yöne doğru hareketi, biyotıp da dahil olmak üzere, optikteki temel bilginin yeni teknolojiler yaratmak için nasıl kullanılabileceğinin mükemmel bir örneğidir” dedi.
