محققان دانشگاه تیانجین در چین با ترکیب پرتوهای تراهرتز و فناوری اپتوآکوستیک موفق شدند روشی جدید برای ردیابی سدیم در خون بدون نیاز به سوزن یا خون‌گیری ارائه دهند. این روش می‌تواند در مدیریت شرایطی مانند کم‌آبی، بیماری‌های کلیوی و اختلالات عصبی مفید باشد.
وب‌سایت خبری ساینس‌دیلی یک‌شنبه ۱۵ تیر گزارش داد این سیستم که با استفاده از طیف‌سنجی اپتوآکوستیک تراهرتز طراحی شده، قادر است سطح سدیم خون را به صورت بلندمدت و بدون برچسب‌گذاری، از طریق پوست اندازه‌گیری کند.
در این فناوری، پرتوهای تراهرتز به بافت تابانده می‌شوند و جذب آن‌ها به ارتعاش یون‌های سدیم متصل به مولکول‌های آب در خون می‌انجامد.
این ارتعاش‌ها امواج فراصوتی ایجاد می‌کنند که با مبدل‌های اولتراسونیک قابل ثبت هستند.
پرتوهای تراهرتز (THz) بخشی از طیف الکترومغناطیسی هستند که بین امواج مایکروویو و نور فروسرخ قرار می‌گیرند. این پرتوها فرکانسی در حدود ۰٫۱ تا ۱۰ تراهرتز دارند؛ هر تراهرتز معادل یک تریلیون هرتز است.
ژن تیان، سرپرست تیم این پژوهش، گفت: «برای کاربردهای زیست‌پزشکی، طیف‌سنجی تراهرتز با دو چالش عمده روبه‌رو است؛ شناسایی مولکول‌هایی غیر از آب در نمونه‌های زیستی پیچیده و نفوذ به بافت‌های ضخیم.»
او افزود: «با اضافه کردن شناسایی اپتوآکوستیک توانستیم این چالش‌ها را برطرف و برای نخستین بار یون‌ها را با امواج تراهرتز در بدن زنده ردیابی کنیم.»
نتایج آزمایش‌ها روی موش و انسان
در این پژوهش که نتایج آن در مجله «اوپتیکا» منتشر شد، محققان توانستند تغییرات سطح سدیم را در مویرگ‌های گوش یک موش زنده، در بازه‌های زمانی میلی‌ثانیه‌ای و به‌مدت بیش از ۳۰ دقیقه رصد کنند.
برای کاهش «نویز آب»، سطح پوست تا ۸ درجه سانتی‌گراد سرد شد. نویز آب به معنی اختلال سیگنال ناشی از جذب پرتوهای تراهرتز از سوی مولکول‌های آب است.
این فناوری سپس روی نمونه‌های خون انسانی و همچنین در رگ‌های دست داوطلبان سالم آزمایش شد.
نتایج نشان داد که سطح سیگنال اپتوآکوستیک متناسب با جریان خون زیر پوست تغییر می‌کند و حتی بدون خنک‌سازی پوست نیز قابل اندازه‌گیری است.
تیان اضافه کرد: «با توسعه بیشتر، این فناوری می‌تواند به‌صورت ایمن و بلادرنگ سطح سدیم بیماران را کنترل کند و مانع از عوارض عصبی خطرناک ناشی از تغییر ناگهانی سطح سدیم شود.»
گام‌های بعدی برای کاربرد انسانی
پژوهشگران می‌گویند برای تطبیق این فناوری با استفاده بالینی در انسان، باید نواحی مناسبی از بدن را یافت که هم تحمل خنک‌سازی سریع را داشته باشند و هم سیگنال قوی با حداقل نویز آب تولید کنند، مانند داخل دهان.
همچنین، آن‌ها در حال بررسی روش‌های پردازش سیگنال جایگزین هستند که شاید بدون نیاز به خنک‌سازی بتوانند نویز ناشی از آب را حذف کنند و کاربرد بالینی این فناوری را آسان‌تر سازند.
