فصلنامه لیزر در پزشکی
سال چهاردهم شماره 4 (پیاپی 66، زمستان 1396)

میکروسکوپ فلوئورسانسی کاربردهای گسترده​ای در زمینه​های متنوع پزشکی نظیر تصویربرداری از تومورها در اندازه​های کوچک​تر از میلی​متر، تشخیص انتخابی سلول​های سرطانی، انجام جراحی​های دقیق هدایت​شده با میکروسکوپ فلوئورسانس و درمان فوتودینامیک دارد. از​سویی​دیگر میکروسکوپ​های فلوئورسانسی گران​قیمت هستند، به​همین​دلیل هدف اجرای این پروژه مقایسه عملکرد منابع نوری لیزر، دیود و تنگستن در ساخت میکروسکوپ فلوئورسانسی ارزان​قیمت می​باشد.
در این پروژه تحقیقاتی یک دستگاه میکروسکوپ فلوئورسانسی ارزان​قیمت با استفاده از منابع نوری مختلف نظیر لیزر (405 نانومتر)، دیودها( 365،370 و380 نانومتر) و لامپ تنگستن(30 وات) و فیلترهای تداخلی مختلف(450،490 و520 نانومتر) ساخته شد. تاثیر منابع نوری، فیلترهای تداخلی و موقعیت آن​ها بر کیفیت تصویر فلوئورسانسی و همچنین بزرگ​نمایی تصویر به​دست​آمده مورد مطالعه قرار گرفت. دو عامل رنگ​ساز فلوئورسانسی مختلف (سیکلو​ای و فلوئورسین) برای فعال​سازی فلوئورسانسی بافت​های هدف تصویربرداری، مورد استفاده قرار گرفت.
بهترین تصاویر و بالاترین بزرگ​نمایی(400 برابر) با استفاده از منبع نوری تنگستن و فیلتر تداخلی نشری 520 نانومتر به​دست آمد. هنگام استفاده از منابع لیزر، تصویر حاصل دارای نشر زمینه قابل توجهی بود که این امر کاربرد آن را جهت تصویربرداری از بافت​ها محدود می​کرد. میکروسکوپ فلوئورسانسی ساخته​شده با موفقیت برای تصویربرداری با بزرگ​نمایی 400 برابر و با کیفیت مطلوب از اپیدرم پیاز فعال​شده با ترکیب سیکلو ای و توده باکتری استرافیلوکوکوس فعال​شده با فلوئورسین ایزوسیانات به​کار برده​شد.
نتیجه​گیری: میکروسکوپ فلوئورسانی ساخته​ شده توانایی تصویربرداری با بزرگ​نمایی400 برابر را دارا است. میکروسکوپ ساخته​شده حداقل20 برابر ارزان​تر از میکروسکوپ​های خارجی با قابلیت و کارآیی مشابه است.

ایجاد جریان​های اسپینی به​وسیله اعمال گرادیان دما توجه دانشمندان زیادی را به​خود جلب​کرده است. زمینه اسپینترونیک از اسپین​الکترون برای ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده می​کند و اسپین​کالریترونیک، جریان​های اسپینی را به حرارت مرتبط می​سازد. ما از DNA به​عنوان مولکولی آلی برای بررسی پدیده اسپین​کالریترونیک استفاده کرده​ایم. در مطالعه حاضر به​منظور ایجاد گرادیان دما از لیزر مادون قرمز استفاده شد. در این کار، ما توانستیم محدوده​ای از میدان​های خارجی را که در آن بیشترین جریان اسپینی تولید می​شود، به​دست آوریم. بدین​ترتیب می​توانیم از زنجیره​های DNA به​عنوان یک ابزار اسپینترونیک برای انتقال اطلاعات امن در محیط​های بیولوژیکی استفاده کنیم.

با در​نظر​گرفتن مدل PBH تصحیح​یافته نسبت​به درجه آزادی اسپین، به بررسی ترابرد اسپینی مولکول DNA در حضور گرادیان دما و عوامل خارجی دیگر از​جمله میدان الکتریکی و مغناطیسی پرداخته شد. گرادیان دما از​طریق لیزر مادون قرمز به سیستم اعمال شد. برای تحلیل سیستم از رهیافت آشوب استفاده شد.

نتایج حاصل​از انجام پژوهش حاکی​از آن است که جریان​های پلاریزه اسپینی در​حضور گرادیان دما خلق می​شود. همچنین با اعمال میدان​های مغناطیسی و الکتریکی خارجی، بهترین محدوده میدان برای بیشترین شارش جریان اسپینی مشخص شد.

با مشخص شدن محدوده مناسبی از میدان​های خارجی در​حضور گرادیان دما، که در آن به سیستم بیولوژیک آسیب وارد نمی-شود، می​توان بیان کرد که انتقال امن اطلاعات در این محیط​ها را شاهد هستیم.

افراد زیادی در سراسر جهان از زخم​های مزمن رنج می​برند که از​جمله علل اصلی ایجاد آن​ها می​توان به دیابت، چاقی، زخم​های وریدی و آسیب​های نخاعی اشاره داشت. زخم فشاری یکی از مشکلات رایج بیماران با صدمات نخاعی، افراد مسن و بیماران بستری در بخش مراقبت​های ویژه به​شمار می​رود. در این مطالعه اثر​های پلاسمای سرد بر فرآیند ترمیم زخم فشاری مورد بررسی قرار گرفته است.
در این مطالعه به​منظور تولید پلاسمای غیرحرارتی گاز هلیوم تحت اعمال یک ولتاژ بالا (kv 5) و فرکانس (kHz 25) قرار داده شد و سپس توان و دمای بهینه از طریق مشخصه​یابی پلاسما تعیین گردید. برای ایجاد زخم فشاری، پوست حیوان به​مدت 8 ساعت بین دو مگنت با قطر 10و ضخامت 5 میلی متر قرار گرفت. زخم​ها به​صورت تصادفی در دو گروه کنترل و درمان با پلاسما مورد مطالعه قرار گرفتند. در گروه درمان با پلاسما، زخم​ها به​مدت 5 روز، روزانه 3 بار و هر​بار به​مدت 60 ثانیه تحت تابش پلاسما قرار گرفتند. در روزهای 7 و 21 پس از ایجاد زخم، از زخم​ها نمونه​برداری و آزمون بیومکانیکی از نوع کشش​پذیری روی آن​ها انجام شد. فرآیند بهبود زخم نیز با اندازه​گیری مساحت سطح زخم در روزهای مختلف دوره درمان مورد ارزیابی قرار گرفت.
بررسی تغییرات سطح زخم نشان داد که پلاسما به​صورت معنی​دار منجر به تسریع بسته شدن سطح زخم می​شود. علاوه​براین شواهد مطالعات بیومکانیکی در مقایسه با گروه کنترل، بیانگر تاثیر پلاسما در افزایش قدرت مکانیکی و مقاومت بافت ترمیم​یافته در برابر پارگی می​باشد.
نتایج مطالعه حاضر در توافق با تحقیقات پیشین نشان داد که پلاسمای سرد با افزایش میزان انقباض زخم و قدرت مکانیکی بافت در تسریع فرآیند بهبود زخم اثر​های مثبتی خواهد داشت.

آسیب نخاعی سالانه زندگی میلیون​ها نفر از مردم جهان را با ایجاد اثر​های طولانی​مدت و ماندگار در طول عمر ایشان تغییر می​دهد. هدف اصلی تحقیقات بیوفیزیکی در سطوح سلولی و مولکولی در حیطه آسیب​های نخاعی، بهبود روش​های ترمیم نخاع با حداقل عوارض جانبی است. استفاده از میدان مغناطیسی ایستا (SMF) به​عنوان یک روش درمانی غیرتهاجمی، ارزان و از راه دور می​تواند یکی از رویکردهای امیدوار​کننده باشد. هدف از انجام این روش، تحریک و کمک به شروع ترمیم عصب، تشدید مهاجرت سلول به محل آسیب، بازسازی محیط عملکردی و نهایتا بازگرداندن کامل فعالیت​های از دست رفته به​ صورتی غیر تهاجمی و با ایجاد حداقل آسیب جانبی می​باشد.
مدل ارائه ​شده در اینجا بر​اساس فعالیت رفتار سلول​های تشکیل​دهنده نخاع موش نوزاد تازه متولد​شده در کشت مرکب به ​صورت کشت اکسپلانت و به​منظور تقلید شرایط ایجاد ​شده در اثر آسیب مکانیکی بر نخاع طراحی و اجرا گردید. رفتار سلول​ها به​صورت رصد لحظه​ به ​لحظه در محیط کشت ثبت گردید و تاثیر میدان مغناطیسی ایستا 10-300mT بر شکل، ریخت، فعالیت و مهاجرت سلول​ها در ناحیه آسیب با استفاده از نرم​افزار​های پردازش تصویر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
یافته​ها: فعالیت، رشد، مهاجرت و ریخت انواع مختلف سلول​ها به​ویژه نورون​ها و آستروسیت​ها در محیط کشت در تاثیر از میدان مغناطیسی ایستا به​طور قابل​ملاحظه​ای تغییرکرد. استفاده از میدان باعث افزایش سرعت ترمیم فاصله بین اکسپلانت​های به​دست​آمده از نخاع گردید. همچنین سلول​ها در جهت اعمال میدان مغناطیسی امتداد یافتند و سرعت رشد و مهاجرت آن​ها افزایش یافت. به​ علاوه تعداد سلول​های مهاجرت​کننده از بافت اکسپلانت درصورت قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی ایستا به​​طور قابل​توجهی افزایش یافت.
نتیجه​گیری: مطالعات بیوفیزیکی اولیه ما اثربخشی میدان مغناطیسی ایستا بر ریخت​شناسی، جهت​گیری و مهاجرت نورون​ها و سایر سلول​های نخاعی را مشخص ساخت و توانایی رویکرد مطرح را در درمان بر​پایه مغناطیس در موارد آسیب نخاعی نشان داد.

در استفاده از سامانه های لیزری علاوه​بر وجود خطرات مرتبط با نور باریکه لیزر، خطراتی نیز وجود دارند که ناشی از روند تولید نور لیزر و یا نحوه استفاده از لیزر است. این گونه خطرات تحت عنوان خطرات غیرپرتوی باریکه لیزر شناخته می شوند. وجود پرتوهای یون ساز، آلودگی صوتی، خطرات الکتریکی، پلاسما و تولید آلاینده های شیمیایی از عمده خطرات غیرپرتوی یک سامانه لیزری است. لذا در زمان کار با لیزر، علاوه​بر رعایت نکات حفاظتی در برابر نور لیزر، ضروری است که به خطرات غیرپرتویی نیز توجه لازم بشود[1].
برش لیزری یک فرآیند صنعتی درحال رشد و دارای محبوبیت است. مزایای آن به خوبی شناخته شده​است این مزایا عبارت​اند​از: افزایش بهره وری تولید، هزینه های مصرفی پایین تر و هزینه های کار مستقیم کمتر. بااین حال، برش لیزری تولید مقدار جدی از انواع گرد و غبار و بخارات حاصل از برش قطعه را به​همراه دارد.