تقنية تصوير دقيقة لمراقبة الروبوتات الطبية في جسم الإنسان

طور باحثون في مركز ”ماكس بلانك إيه تي إتش“ الألماني لأنظمة التعلم، تقنية تصوير مقطعي بصري صوتي تتعرف لأول مرة على الروبوتات الدقيقة بحجم الخلية الموجودة في كائن حي بدقة عالية.

وللروبوتات الطبية الدقيقة فوائد عملية كثيرة في عالم الطب ومساعدة الجراحين، مثل إزالة جلطة دموية من المخ دون تدخل جراحي كبير، أو إيصال الدواء إلى عضو مريض يصعب الوصول إليه.

وتقدم الروبوتات الدقيقة وعودا بتغييرات جذرية في علاجات طبية مستقبلا، في ظل قابليتها للتحرك ضمن الأوعية الدموية للقضاء على الأورام الخبيثة أو مكافحة العدوى أو تقديم معلومات تشخيصية دقيقة دون تدخل جراحي.

وقد يجسد نظام الدورة الدموية طريقا مثاليا لتحرك الروبوتات الدقيقة وتوصيلها، نظرا لوصوله إلى جميع أعضاء الجسم وأنسجته.

ولتحقيق عنصر الأمان في أداء الروبوتات الدقيقة، يشترط الباحثون أن تكون بحجم خلية بيولوجية، أي حوالي 25 ميكرومترا، ما يجعلها غير مرئية للعين المجردة ويزيد من صعوبة تعقبها أثناء دورانها في الجسم.

مراقبة التدخلات العلاجية

وقال بول وريد، طالب الدكتوراه المشارك في الدراسة، إن ”التصوير الدقيق وتتبع الروبوتات الطبية دقيقة مهم جدا، قبل أن تستخدم بالفعل في جسم الإنسان وتصبح حقيقة علمية“.

وأشار دانيال رزانسكي، أستاذ التصوير الطبي الحيوي في المركز، إلى أن التصوير العالي الدقة ضروري لاكتشاف الروبوتات الدقيقة بحجم الخلية والتحكم فيها، وهو شرط أساسي لمراقبة التدخلات العلاجية للروبوتات والتأكد من قيامها بوظيفتها على أكمل وجه، ودونه تكون الروبوتات عمياء“، وفقا لموقع ”تكنولوجي دوت أورج“.

تجارب على الحيوانات

وتمكن الباحثون، خلال دراستهم التي نشرت في مجلة ”ساينس أدفانس“ العلمية، من اكتشاف وتعقب الروبوتات الصغيرة بحجم يصل إلى 5 ميكرومترات في أوعية دماغ الفئران باستخدام تقنية التصوير غير الغازية.

وبلغ حجم أصغر الروبوتات حجم خلايا الدم الحمراء، أي من 7 إلى 8 ميكرومترات، ما يسمح للروبوتات الدقيقة المحقونة عن طريق الوريد بالتنقل عبر أنحف الشعيرات الدقيقة في أدمغة الفئران.

آلية العمل

وتعقب الباحثون حركة الروبوتات الدقيقة في المناطق العميقة من الجسم والدماغ، بفضل تقنية التصوير المقطعي البصري الصوتي، وهو ما لم يكن ممكنا بالفحص المجهري البصري أو أي تقنية تصوير أخرى.

وتعمل تقنية التصوير بآلية انبعاث الضوء أولا وامتصاصه بواسطة الأنسجة المعنية، ما يُنتج موجات فوق صوتية صغيرة يمكن اكتشافها وتحليلها لإنتاج صور حجمية عالية الدقة.

ولجعل الروبوتات الدقيقة مرئية بوضوح شديد في التصوير، احتاج الباحثون إلى مادة تباين مناسبة، واستخدموا لذلك روبوتات ميكروية كروية قائمة على جزيئات السيليكا مع ما يعرف بطبقة من نوع ”جانوس“.

وغلف الباحثون نصف الروبوت بالنيكل والنصف الآخر بالذهب، ما منح الروبوتات تصميما قويا جدا وتأهيلا جيدا للمهام الطبية المعقدة.

وقال دانيال رزانسكي إن ”الذهب عامل تباين ممتاز للتصوير البصري السمعي، ودون الطبقة الذهبية تكون إشارة الروبوتات الصغيرة ضعيفة جدا بحيث يتعذر اكتشافها“.

واختبر الباحثون أيضا استخدام فقاعات صغيرة تسمى ”نانوليبوسومز“، تحتوي على صبغة خضراء فلورية تعمل كعامل تباين.

واستخدم الباحثون النيكل كوسيط محرك مغناطيسي ومغناطيس دائم بسيط لسحب الروبوتات، وأكدوا أهمية الذهب في تقليل التأثير السام للخلايا لطلاء النيكل.