الخلايا السرطانية تضيء بنظام تصوير متطور

يمكن لنظام تصوير جديد فائق الحساسية أن يجعل الخلايا السرطانية تضيء، مما يمهد الطريق لاكتشاف أسرع وأسرع.

ابتكر الباحثون نظام تصوير رامان مدمجًا يمكنه بشكل موثوق تمييز أنسجة الورم عن الأنسجة الطبيعية. الهدف هو دعم الكشف المبكر عن السرطان وجعل التصوير الجزيئي أسهل في الاستخدام خارج مختبرات الأبحاث المتخصصة.

كيف تساعد جسيمات SERS النانوية الأورام على البروز

تم تصميم النظام لالتقاط إشارات خافتة للغاية من جسيمات نانوية متناثرة رامان (SERS) محسنة السطح مصممة للربط بعلامات الورم. بعد وضع هذه الجسيمات النانوية على عينة أو تطبيقها على المنطقة التي يتم فحصها، يقرأ الجهاز إشارة رامان الخاصة بها ويحدد تلقائيًا المواقع التي من المرجح أن تحتوي على أنسجة الورم.

وقال قائد فريق البحث تشن تشيو من معهد علوم وهندسة الصحة الكمية (IQ)، جامعة ولاية ميشيغان: “إن الطرق التقليدية للتشخيص المرتبط بالسرطان تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة لأنها تتطلب تلطيخ عينات الأنسجة وإلقاء نظرة على أخصائي علم الأمراض بحثًا عن أي تشوهات”. “على الرغم من أن نظامنا لن يحل محل علم الأمراض على الفور، إلا أنه يمكن أن يكون بمثابة أداة فحص سريعة لتسريع التشخيص.”

النتائج المنشورة وحساسية أقوى من الأنظمة التجارية

في بصري، مجلة Optica Publishing Group للأبحاث عالية التأثير، أفاد تشيو وزملاؤه أن النظام يمكنه فصل الخلايا السرطانية عن الخلايا السليمة بينما يكتشف إشارات رامان أضعف بحوالي أربع مرات من النظام التجاري المماثل. تأتي هذه القفزة في الحساسية من الجمع بين ليزر مصدر مكتسح – والذي يغير الطول الموجي أثناء التحليل – مع كاشف حساس للغاية يسمى كاشف الفوتون الأحادي الفائق التوصيل النانوي (SNSPD).

“يمكن لهذه التكنولوجيا في نهاية المطاف تمكين الأجهزة المحمولة أو أثناء العملية الجراحية التي تمكن الأطباء من اكتشاف السرطان في مراحل مبكرة، وتحسين دقة وقال تشيو: “يعتمد العلاج على أخذ عينات الخزعة، ومراقبة تطور المرض من خلال اختبارات أقل تدخلاً. وفي نهاية المطاف، يمكن لمثل هذه التطورات أن تعزز نتائج المرضى وتقلل من التأخير في التشخيص، وتسريع المسار من الكشف إلى العلاج”.

دفع حدود الكشف مع الموصلية الفائقة الفوتون كشف

يبحث مختبر Qiu في طرق استخدام SNSPDs لترقية منصات التصوير المختلفة. تعتمد أجهزة SNSPD على سلك فائق التوصيل يمكنه تسجيل جزيئات الضوء الفردية، مما يسمح للنظام بالتقاط إشارات ضوئية ضعيفة للغاية بسرعة، مع ضوضاء منخفضة جدًا.

في هذا العمل، شرع الفريق في استخدام SNSPD للكشف عن إشارات رامان أقل بكثير مما يمكن لأنظمة رامان النموذجية قياسه. يكشف تصوير رامان عن التركيب الكيميائي للعينة من خلال قراءة بصمات الأصابع المميزة المتناثرة للضوء التي تنتجها جزيئاتها. يمكن تعزيز بصمات الأصابع هذه باستخدام جسيمات SERS النانوية.

وقال تشيو: “إن الجمع بين هذا الكاشف المتقدم وبنية رامان ذات المصدر المكتسح التي تحل محل الكاميرا الضخمة وتجمع الضوء بشكل أكثر كفاءة أدى إلى نظام ذو حد كشف يتجاوز بكثير الأنظمة التجارية المماثلة”. “كما أن تكوين اقتران الألياف والتصميم المدمج يسهلان تصغير النظام والترجمة السريرية المستقبلية.”

اختبار استهداف الورم وتباين الأنسجة عبر العينات

ولتقييم الأداء، استخدم الباحثون جزيئات SERS النانوية المطلية بمادة الهيالورونان حامض، مما يساعد الجزيئات على الارتباط بـ CD44، وهو بروتين سطحي موجود في العديد من الخلايا السرطانية. قاموا أولاً باختبار المحاليل البسيطة التي تحتوي على الجسيمات النانوية، ووجدوا أن النظام يمكن أن يصل إلى حساسية الفيمتومولار. بعد ذلك، استخدموا المنصة على خلايا سرطان الثدي المزروعة، وأورام الفئران، والأنسجة السليمة.

وقال تشيو: “تركزت إشارات SERS بقوة في عينات الورم، مع اكتشاف الحد الأدنى من الخلفية في الأنسجة السليمة”. “وهذا يدل على حساسية النظام الاستثنائية وقدرته على توفير تباين موثوق للورم مقابل صحي. علاوة على ذلك، من خلال تعديل أو استبدال الجزيء المستهدف، يمكن تكييف هذه الطريقة مع أنواع السرطان الأخرى.”

ما الذي لا يزال يجب أن يحدث قبل الاستخدام السريري

ويقول الباحثون إن الترجمة السريرية ستتطلب قراءة أسرع وتحققًا أوسع. ولزيادة السرعة، يقومون باستكشاف مصادر ليزر بديلة، مثل VCSELs، ويختبرون أيضًا ما إذا كان تضييق نطاق المسح يمكن أن يساعد. كما يخططون لإجراء تجارب مضاعفة باستخدام جسيمات نانوية مختلفة لاستهداف مؤشرات حيوية متعددة في وقت واحد.

المرجع: “تحليل رامان الطيفي عالي الحساسية والمُمكّن من SNSPD للكشف عن السرطان باستخدام جسيمات SERS النانوية” 18 ديسمبر 2025، بصري.
دوى: 10.1364/أوبتيكا.569117

يعترف الباحثون بمتعاون الصناعة Quantum Opus، الذي قدم أجهزة SNSPD المستخدمة في هذا العمل.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.