تشخیص بیماری با کاشت هیدروژل حساس به نور/ مهندسی زیستی سلول در بدن

به گزارش خبرگزاری مهر، دانش پژوهان مدتی است می دانند که می توان از نور برای هدف قرار دادن تغییراتی در سلول های حساس به نور استفاده کرد. آنها همچنین کشف کرده اند که نور می توان برای کمک به بصری سازی عملکردهای زیستی در ارگانیسم های زنده مانند موش و انسان استفاده شود.

متاسفانه به منظور استفاده از این وسایل و برای مفید واقع شدن درون بدن، نور باید به پوست، چربی، عضلات و دیگر بافت ها نفوذ کند. اکنون در تلاش جدیدی، محققان ابزاری ساخته اند که این مشکل را دور می زند: نوعی داربست هیدروژلی قابل هدایت با نور که می تواند سلول های مهندسی شده را در خود نگه دارد.

این هیدروژل ها از آب، زیست پلیمر و محیط کشت سلولی ساخته شده اند و هدف از طراحی آنها فراهم آوری فضایی برای قرار گرفتن سلول ها در آن و یا مهم تر از آن زیست مهندسی کردن سلول ها پس از کاشت در بدن موجود زنده مانند موش است.

در این حالت وقتی سلول های مهندسی شده در معرض نور قرار بگیرند، به شیوه مورد نظر و برنامه ریزی شده واکنش نشان می دهند. برای اینکه چنین کاری امکان پذیرباشد محققان یک فیبرنوری را از  پوست موش آزمایشگاهی به سوی موقعیت هیدروژل کاشته شده، عبور دادند.

نوری که از طریق فیبر نوری مستقیما به سوی هیدروژل حرکت می کرد ، موجب شد سلول های موجود در این داربست بر اساس برنامه ریزی انجام شده بر روی آنها واکنش نشان دهند.

در یکی از آزمایش ها، محققان سلول های HeLa را به گونه ای برنامه ریزی کردند که در صورت وجود نور ، نوعی پروتئین تولید کند. وقتی این پروتئین در بدن تولید می شود پانکراس انسولین بیشتری تولید می کند. از این رو، وسیله کنترل دیابت نشان داده شد.

در آزمایش دیگری محققان این هیدروژل را با سلول هایی پر کردند که وقتی در معرض ماده سمی خاصی قرار می گیرند روشن می شوند. آنها در این آزمایش، هیدروژل را به بدن موش کاشته و سپس این ماده سمی را به بدن تزریق کردند.

دانشمندان با استفاده از فیبر نوری به شکل معکوس، توانستند ببیند هیدروژل در این سلول ها در واکنش به حضور این ماده سمی روشن شدند. هیدروژل های هدایت شونده با نور، ارتباطات اوپتیکی دو طرفه را با سلولها، ایجاد و بررسی زمان واقعی و کنترل سیستم زیستی را در بدن موجود زنده امکان پذیر می کنند.

محققان امیدوارند روزی این هیدروژل ها را به بدن انسان پیوند زده و سپس از آن برای کنترل بیماری یا تشخیص وجود مواد سمی یا دیگر مواد شیمیایی رسوخ کرده به اعماق بدن استفاده کنند.

نتایج این تحقیقات و کاربردهای احتمالی آن در نشریه Nature Photonics منتشر شده است.