آینده‌ی حسگرهای علم پزشکی نانولوله‌ها خواهد بود. شیمی‌دان‌ها در حال توسعه‌ی حسگرهای بسیار کوچک از جنس نانولوله-های کربن هستند. اطراف این نانولوله‌ها با پلیمر پوشیده شده است و این حسگرها قابلیت شناسایی ترکیبات بیولوژیکی مهم مانند انسولین، اکسید نیتریک و پروتئین انعقاد خون فیبرینوژن را دارند. امید است با استفاده از این نسل جدید حسگرها فرآیند تشخیص و شناسایی بیماری‌ها در علم پزشکی ساده‌تر و به صورت خودکار انجام شود.
آزمایش‌های اولیه بر روی موش‌ها که نتایج آن به تازگی توسط دانشمندان در نشست انجمن شیمی امریکا (ACS) در بوستون، ماساچوست ارائه شده است، نشان می‌دهد این حسگرها برای استفاده در جریان خون و یا ایمپلنت در زیر پوست کاملاً بی‌خطر هستند. محققین همچنین داده‌هایی ارائه دادند که نشان می‌دهد این مجموعه‌ی نانولوله-پلیمر قادر به اندازه‌گیری میزان مولکول‌های بزرگ است، کاری که فن‌آوری‌های موجود از انجام آن عاجزند.

شیمی‌دان Heather Clark از دانشگاه Northeastern بوستون می‌گوید: «ترکیب نانولوله‌های کربن با پلیمرها سبب به وجود آمدن توانایی منحصر به فرد تشخیص و شناسایی مولکول‌های بزرگ می‌شود، امری که تا به حال به دلیل نبود ابزار مناسب انجام آن بسیار چالش‌برانگیز بوده است.» اگر چه بررسی کامل سازگاری این حسگرها با بدن انسان ضروری است، وی عقیده دارد که هر چه این فن‌آوری جالب و هیجان‌انگیز پیشرفت کند، چیزهای جدید و بیشتری برای آموختن وجود دارد.
تلاش برای توسعه‌ی حسگرهای قابل استفاده برای مدت طولانی در بدن انسان، تا به حال به دلیل تمایل بدن به حفاظت از خود و بازیافت مواد بیولوژیکی با موانع زیادی رو‌به‌رو شده است. حسگرها ممکن است در داخل بدن درون بافت زخم حبس شوند و یا توسط بدن متلاشی شوند.
مهندس شیمی Michael Strano که بسیاری از تحقیقات در این مورد در آزمایشگاه وی در دانشگاه MIT انجام شده است می‌گوید: «هر چیزی که در بدن ساخته می‌شود در نهایت از بین می‌رود. سعی ما این است حسگری داشته باشیم که قابلیت بررسی طیف وسیعی از مولکول‌ها را داشته باشد و بتواند بدون از بین رفتن برای مدت طولانی داخل بدن باقی بماند.»

تیم استرانو حسگرها را با پوشش دادن نانولوله‌های کربنی (تک استوانه‌هایی از جنس گرافن) توسط پلیمرهای مختلف با آرایش‌های مولکولی متفاوت می‌سازد. سپس این حسگرها را در کنار مولکول‌هایی که مد نظر است شناسایی شوند قرار می‌دهند. این رویکرد با استفاده از توانایی طبیعی نانولوله‌ها در داشتن خاصیت فلورسنس انجام می‌شود: زمانی که نور به یک حسگر برخورد می‌کند، درخشندگی حسگر بسته به اینکه به چه مولکولی متصل شده باشد تغییر می‌کند.

به منظور طراحی حسگر، محققان دانشگاه MIT نانولوله‌ها را با ترکیبی از پلیمرها و نوکلئوتیدها پوشش دادند و بررسی کردند که آیا این حسگرها قادر به اتصال به فیبرینوژن هستند یا خیر. این مولکول بزرگ برای تشکیل لخته‌ی خون اهمیت زیادی دارد. غلظت آن می‌تواند اختلالات خون‌ریزی، بیماری‌های کبدی و یا مشکلات قلبی و عروقی قریب‌الوقوع را نشان بدهد. این تیم به تازگی ماده‌ای شناسایی کرده‌اند که به طور موفقیت‌آمیز در آزمایش‌ها ظاهر شده است. طبق توضیحات متخصص فناوری نانو در دانشگاه MIT، Gili Bisker در نشست اخیر، این نانولوله‌های تشخیص‌دهنده‌ی فیبرینوژن می‌توانند برای اندازه‌گیری میزان پروتئین در نمونه‌های خون استفاده شوند. همچنین می‌توان آنها را در داخل بافت‌های بدن کار گذاشت تا تغییرات به وجود آمده در میزان فیبرینوژن که ممکن است نشان از لخته شدن خون داشته باشد را بررسی کنند.

طبق گزارش Bisker تیم تحقیقاتی MIT همچنین حسگری ساخته‌اند که می‌توان آن را زیر پوست قرار داد تا میزان گلوکز یا انسولین را به طور پیوسته بررسی کند. این تیم تصمیم دارد یک برچسب کوچک که حاوی یک دستگاه بی‌سیم است بر روی پوست درست بالای حسگر تعبیه شده در زیر پوست قرار دهد. این برچسب بر روی حسگر نور می‌تاباند و میزان فلورسنس آن را اندازه می‌گیرد. سپس اطلاعات را برای نظارت پیوسته به تلفن همراه منتقل می‌کند.

یک نسخه‌ی دیگر از این حسگرها که توسط مهندس زیست‌پزشکی در دانشگاه MIT، Nicole Iverson و همکارانش ساخته شده است، قابلیت تشخیص و شناسایی اکسیدنیتریک را دارد. این مولکول‌ معمولاً نشان‌دهنده‌ی التهاب است و با بسیاری از سلول‌های سرطانی همراه است. طبق توضیحات مهندس شیمی در MIT، Michael Lee با جاسازی در یک ماتریس هیدروژلی، حسگر در بدن موش بیش از ۴۰۰ روز کار کرد و هیچ التهابی برای بافت‌های اطراف خود به وجود نیاورد. حسگر اکسید نیتریک همچنین در جریان خون موش نیز به خوبی کار کرد و بدون هیچ گونه مشکلی از لوله‌های نازک داخل ریه‌ها که یک منطقه‌ی نگران‌کننده و دارای احتمال آسیب‌دیدگی از جانب نانولوله‌هاست عبور کرد. ایورسون که در حال راه‌اندازی آزمایشگاهی در دانشگاه نبراسکا است قصد دارد حسگرهای اکسید نیتریک را برای درمان سرطان توسعه دهد. برای مثال، جراحان می‌توانند از این حسگرها برای تشخیص اینکه تمام سلول‌های سرطانی را از بدن بیمار خارج کرده‌اند استفاده کنند. تا به امروز جراحان به طور تقریبی تمام سلول‌های سرطانی را از بین می‌برند، اما با به‌کارگیری این حسگرها اطمینان آنها از اینکه تمام سلول‌ها از بین رفته‌اند صد در صد خواهد بود. 

منبع:

Nanotube implants show diagnostic potential

منابع مفيد:

نانولوله‌هاي کربني

نانوذرات و کاربرد آن‌ها

نانوشيمي -قسمت دوم

نانوتکنولوژي- بخش دوم

نانوتکنولوژي و درمان سرطان

نانولوله‌ها

نانوروبات‌ها

نانوروبات‌ها- گذشته و آينده