امواج صوتی به یاری مشاهده سلول های زنده آمدند

تا به حال درباره امواج صوتی و قدرتی که در اختیار دارند، چقدر فکر کرده اید.

آیا می دانید این امواج از چه ویژگی ها و قابلیت هایی برخوردارند و می توان از آن ها در بسیاری از علوم استفاده کرد. امواج صوتی در محتویات یک بمب می تواند دخیل باشد تا جراحی های مختلف مانند مغز.

حال به تازگی روشی جدید ارائه شده است که در آن از امواج صوتی برای مشاهده‌ درون سلول ‌های زنده بدون آسیب به آن ‌ها، به کار برده می شود. در ادامه با الی گشت همراه باشید.

مطالب مرتبط:
برترین فناوری های سال ۲۰۱۶
ردیابی رفتار و چهره توسط دوربین های مداربسته

محققان دانشگاه ناتینگهام به ‌تازگی توانسته ‌اند به تکنیک جدیدی برای عکس ‌برداری از سلول ‌های زنده دست پیدا کنند. در این تکنیک به جای استفاده از نور، از امواج صوتی برای مشاهده‌ ساختار و رفتار سلول‌ ها استفاده می ‌شود. این روش می ‌تواند رقیب تکنیک عکس ‌برداری نوری با رزولوشن (وضوح) بالا باشد؛ روش عکس ‌برداری نوری با رزولوشن بالا این قابلیت را داشته که جایزه‌ نوبل شیمی سال ۲۰۱۴ را از آن خود کند.

در این تکنیک، تیم تحقیقاتی بریتانیایی، فونون‌ها (کوانتوم‌ های انرژی صدا) با طول موج کوتاه ‌تر از طول‌ موج ‌های نوری برای عکس ‌برداری از سلول ‌ها به کار می برند، به این ترتیب احتمال تخریب سلول‌ها به‌وسیله‌ انرژی‌ موجود در نور از بین خواهد رفت. این نوع جدید از تصویربرداری فونونی می‌تواند اطلاعات مهمی از درون سلول‌های زنده به دست دهد. تصاویر به ‌دست‌آمده از این روش دارای جزییات زیادی است؛ تاکنون چنین مقداری از وضوح و جزئیات با استفاده از دیگر روش‌ ها‌ی عکس ‌برداری به دست نیامده بود. پروفسور مت کلارک، از محققان این تیم براین عقیده است:

اغلب مردم با تکنیک فراصوتی (ultrasound) به ‌عنوان روشی برای عکس ‌برداری از بدن آشنایی دارند. اکنون ما کاری کرده ‌ایم که از این روش برای عکس ‌برداری از تک ‌تک سلول‌ها نیز می‌توان استفاده کرد. در حال حاضر ناتینگهام، تنها مرکزی در جهان است که این توانایی را در اختیار دارد.

روش ‌های مرسوم عکس ‌برداری نوری که برای دیدن درون سلول‌ ها به کار می رود، دارای محدودیت ‌هایی هستند. به این دلیل که کوچک ‌ترین ذره‌ قابل مشاهده با بکارگیری از این تکنیک توسط اندازه‌ طول ‌موج نور محدود شده است.

کوتاه ‌ترین طول موج نوری که می توان در عکس ‌برداری از نمونه‌ های زنده به کار برد، قسمت آبی‌ رنگ طیف نور است؛ چون نور آبی دارای کوچک ‌ترین طول موجی است که توانایی آسیب‌ رساندن به سلول‌ های زنده را ندارد. البته همین موضوع که آیا نور آبی می‌تواند سلول‌های زنده را تخریب سازد یا نه، محل بحث و مجادله بین دانشمندان است. خطر تخریب سلول ‌های زنده توسط نور از آنجا نشات می گیرد که نور قابلیت بالایی برای حمل انرژی، به‌خصوص در طول موج‌ های کوتاه دارد.

طول ‌موج ‌های کوتاه‌تر از نور آبی در قسمت فرابنفش طیف نور واقع هستند. انرژی حمل ‌شده توسط فوتون ‌های نور فرابنفش به اندازه ‌ای بالا است که می ‌تواند مخرب پیوندهای شیمیایی بین مولکول‌ های زنده‌ داخل سلول‌ها باشد.

حتی تکنیک عکس ‌برداری نوری با رزولوشن بالا نیز دارای محدودیت ‌های خاصی است؛ چون فلورسنت بکار رفته در این روش اغلب سمی است و همچنین در این تکنیک به نور و زمان زیادی برای عکس ‌برداری نیاز است که خود این موضوع نیز برای سلول‌ های زنده خطرناک به شمار می آید.

اما برخلاف نور، انرژی زیادی توسط امواج صدا حمل نمی ‌شود. گفته‌ فوق به این معنی است که محققان بریتانیایی توانسته ‌اند از طول موج ‌های کوتاه ‌تری برای عکس ‌برداری استفاده کنند؛ بنابراین آن ‌ها می‌توانند از پدیده ‌های کوچک‌تر، عکس ‌هایی با وضوح بالاتر گرفته، بدون اینکه خطری متوجه سلول‌ های زنده شود.

هم ‌اکنون نیاز شدیدی برای مطالعه‌ اطلاعات مهم مکانیکی و ساختاری سلول ‌های زنده هست که تاکنون میکروسکوپ ‌های مرسوم در برآورده کردن آن ناتوان بوده‌اند. همچنین در این روش هیچ نیازی به استفاده از مواد شیمیایی اضافی برای عکس ‌برداری از ساختار سلول ‌های زنده نیست. پروفسور کلارک می‌گوید:

مزیت مهم روش اخیر در این است که همانند عکس ‌برداری فراصوتی از بدن، در عکس ‌برداری فراصوتی از سلول‌ها آسیبی به سلول‌های زنده وارد نشده و همچنین به استفاده از مواد شیمیایی سمی نیازی نیست. به همین دلیل ما می‌ توانیم از یک سلول عکس ‌برداری کرده و برای مثال، دوباره آن را به ‌صورت سلول بنیادی وارد بدن کنیم.