تشخیص زود هنگام سرطان بر مبنای میکروفلوئیدهای کاغذی آراسته شده با نانو مواد: پیشرفت های اخیر و چالش ها
Early-stage diagnosis of cancer using paper-based microfluidics decorated with nanomaterials: Recent advances and challenges
مجریان: محمد حسن زاده محله
خلاصه روش اجرا: سرطان یکی از علل اصلی مرگ و میر و بیماری در سراسر جهان است. شناسائی نشانگرهای زیستی سرطان، نقش مهمی در تشخیص زودهنگام، غربالگری و درمان سرطان دارد. تشخیص نشانگرهای زیستی می تواند با روش های متعارف همچون ایمونواسی، و واکنش زنجیره ای پلیمراز انجام شود. این ازمایش های بالینی نیاز به پروتکل های پیچیده و پرهزینه با مراحل تحلیلی متعدد مانند مراحل شستشو و انکوباسیون، مصرف بالای معرفها و نمونه ها دارند. در کشورهای در حال توسعه، به دلیل کمبود منابع اقتصادی یا پرسنل آموزش دیده، که بر تشخیص دقیق و درمان بیشتر تاثیر می گذارد، در دسترس نیستند. لذا محققان و فناوران برای حل این مشکل بدنبال ابداع روشهای کم هزینه، دقیق و سریع برای تشخیص زودهنگام سرطان هستند. شناسائی نشانگرهای زیستی برای تشخیص زودهنگام و پیش اگهی سرطان و درمان های به موقع برای افزایش میزان بقا و بهبود کیفیت زندگی بیماران بسیار مهم است. در دهه های گذشته ابزارهای تشخیصی مبتنی بر زیست حسگر تلفیق شده با POC مبتنی بر فناوری میکروفلوئید کاغذی به شدت مورد توجه فناوران بیومدیسن قرار گرفته و برخی از محصولات آن همچون تست های بارداری و همچنین گلوکومترها وارد بازار شده اند. لذا یک از ابزارهای ارزان قیمت و مفید برای تشخیص سریع و دقیق سرطان میکروفلوئیدهای کاغذی هستند. در این مطالعه تلاش خواهد شد تا ابتدا معرفی کاملی از انواع سرطان داشته باشیم. در ادامه روشهای سنتی مبتنی بر بیوپسی در شناسائی تهاجمی آنها مورد تحلیل قرار خواهد گرفت. سپس با ذکر مزایا و معایب روشهای روتین سابق، معرفی روشهای مدرن مبتنی بر فناوری میکروفلوئید های کاغذی انجام خواهد شد. برای این امر پلتفرمهای مختلف جهت ساخت میکروفلوئیدهای کاغذی کوپل شده با حسگرهای زیستی برای تشخیص انواع مارکرهای سرطانی بررسی خواهند شد. همچنین به بررسی کاربردهای بالقوه آنها در تجزیه و تحلیل بالینی و آنالیتیکال میپردازیم. در ادامه، کاربردهای نانومواد پیشرفته در عملکرد بیوسنینگ مختلف جهت تشخیص زودهنگام سرطانی مبتنی بر میکروفلوئید کاغذی بصورت استراتژیک مورد بحث قرار خواهد گرفت. علاوه بر این، چالشها و چشماندازهای آتی میکروفلوئیدهای کاغذی در تشخیص زود هنگام سرطان نیز مورد بحث قرار میگیرد و پتانسیل توسعه و اصلاح مداوم این دستگاهها برای بهبود فرایندهای تشخیص زودهنگام سرطان و پیشآگهی آنها را بصورت برجسته بررسی خواهیم کرد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 75827 |
| عنوان فارسی طرح | تشخیص زود هنگام سرطان بر مبنای میکروفلوئیدهای کاغذی آراسته شده با نانو مواد: پیشرفت های اخیر و چالش ها |
| عنوان لاتین طرح | Early-stage diagnosis of cancer using paper-based microfluidics decorated with nanomaterials: Recent advances and challenges |
| نوع طرح | گرنت پژوهشی |
| اولویت طرح | نانوفیبرها، نانوذرات و اسکافولدها (در طب بازساختی، مهندسی بافت و دارورسانی) |
| نوع مطالعه | مطالعات مرور سیستماتیک |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | دستگاه های تحلیلی مبتنی بر کاغذ میکروفلوئیدیک (μPADs) اخیرا پتانسیل بالایی را برای استفاده در انواع مطالعات بیوانالیتیک شامل برنامه های سنجش و تشخیصی نشان داده اند. این پلتفرم کم هزینه برای کاربردهای میکروفلوئیدیک در سال 2007 توسط گروه Whitesides پیشنهاد شد. از ان زمان، μPADs توجه فزاینده ای را به دلیل مقرون به صرفه بودن جهانی بسترهای کاغذی و همچنین مزایای زیادی برای 35 ازمایش نقطه مراقبت (POCT)، که شامل دفع پذیری، قابلیت حمل، سازگاری زیستی و توانایی انجام ازمایشات بدون ابزار سنتی است، مورد توجه قرار گرفته است. لذا در این پژوهش برآن شدیم تا رویکردهای اخیر در کاربرد میکروفلوئیدهای کاغذی آراسته شده با نانو مواد برای تشخیص زودهنگام سرطان را مورد ارزیابی قرار دهیم. |
| اهداف اختصاصی | قابلیت استفاده از فناوری میکروفلوئیدهای کاغذی اصلاح شده با نانو مواد در تشخیص کارآمد سرطان و امکان سنجی معرفی روشهای جایگزین جهت بیوپسی و آنالیزهای روتین تشخیص سرطان در نمو نه های زیستی |
| چکیده انگلیسی طرح | Cancer is one of the leading causes of death and disease worldwide. Identification of cancer biomarkers plays an important role in early diagnosis, screening and treatment of cancer. Detection of biomarkers can be done by conventional methods such as immunoassay and polymerase chain reaction. These clinical trials require complex and expensive protocols with multiple analytical steps such as washing and incubation steps, high consumption of reagents and samples. To solve this problem, researchers and technologists are looking for low-cost, accurate and fast methods for early cancer diagnosis. Identification of biomarkers by microfluidic devices are very important for early diagnosis and prognosis of cancer and timely treatments to increase the survival rate and improve the quality of life of patients. In the past decades, diagnostic tools based on biosensors integrated with POC based on paper microfluidic technology have been highly regarded by biomedicine technologists. Therefore, paper microfluids are one of the cheap and useful tools for quick and accurate cancer diagnosis. In this study, we will try to have a complete introduction of the types of cancer. Next, the traditional methods based on biopsy in their invasive identification will be analyzed. Then, by mentioning the advantages and disadvantages of the former routine methods, the introduction of modern methods based on paper microfluidics technology will be done. For this purpose, different platforms for the manufacture of paper microfluidics coupled with biosensors for the detection of various cancer markers will be investigated. We also investigate their potential applications in clinical and analytical analysis. Considering the high technological value of microfluidic paper biosensors in the process of cancer diagnosis and treatment, in this project various types of paper microfluidic manufacturing technologies coupled with optical and electrical paper sensors for fast and early cancer diagnosis (pre-awareness and post-treatment) based on recognition Different biomarkers with small sample volume (one drop of cerebrospinal fluid, frozen exhalation, blood, plasma, human urine) will be studied according to the on-site analysis method. In the following, the applications of advanced nanomaterials in various biosensing functions for early cancer detection based on paper microfluidic will be strategically discussed. In addition, the challenges and future prospects of paper microfluidics in early cancer detection will also be discussed, and the potential of continuous development and modification of these devices to improve the processes of early cancer detection and prognosis will be highlighted. |
| کلمات کلیدی | سرطان: سرطان نتیجه عدم تنظیم سرکوبگرهای تومور و پروتوآنکوژن ها به دلیل تجمع جهش در ژنوم یک سلول طبیعی است. پروتوآنکوژن ها تقسیم و تکثیر سلولی را تقویت می کنند، در حالی که سرکوب کننده های تومور می توانند آپوپتوز را القا کنند و تنظیم کننده های منفی تکثیر سلولی هستند میکروفلوئید: دانش به کارگیری و کنترل مقادیر بسیار کم سیال در حجم پیکولیتر تا میکرولیتر است که بر پایه تنظیم جریان لایه ای سیال در میکروکانال ها است. زیست حسگر: زیست حسگر دستگاهی است که واکنشهای بیولوژیکی یاشیمیایی راباتولیدسیگنالهای متناسب باغلظت یک آنالیت درواکنش اندازه گیری می کند. بطور کلی بیوحسگر نامِ گروهی از حسگرها هستند و به گونهای طراحی شدهاند که بتوانند تنها با یک ماده خاص واکنش نشان دهند. نتیجه این واکنش به صورت پیامهایی در میآید که یک «ریزپردازنده» میتواند آنها را تحلیل کند. این حسگرها مختلف هستند اما جدای از نوع خود، همگی دارای ساز و کاری مشترکاند و در مسیرِ سالهای اخیر، پیشرفتهای زیادی در عرصههای گوناگون داشتهاند. آنالیت : ترکیبی که تشخیص و تعیین مقدار آن مد نظر ماست. داروها، پاتوژن ها، متابولیت ها و بیومارکرها مثال هایی از آنالیت ها هستند. مبدل : وسیله ای است که یک صورت از انرژی را به شکل دیگری از انرژی تبدیل می کند .در زیست حسگرها وظیفه ی اصلی مبدل، تبدیل پدیده ی تشخیص بیولوژیکی به یک سیگنال قابل اندازه گیری است. بیشتر مبدل ها اغلب سیگنال های نوری یا الکتریکی متناسب با میزان برهم کنش بین آنالیت با بیورسپتور ایجاد می کنند. گیرنده ی زیستی : مولکولی که به طور اختصاصی آنالیت را تشخیص می دهد. آنزیم ها، سلول ها، دئوکسی ریبو نوکلئیک اسید (DNA) و آنتی بادی ها مثال هایی از گیرنده های زیستی هستند. |
| ذینفعان نتایج طرح | تشخیص طبی |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| محمد حسن زاده محله | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| فرناز بهاورنیا | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر پیشرفت های اخیر و چالش های پیش رو در سنسورهای زیستی سرطان مبتنی بر فناوری میکروفلوئیدیک کاغذی انجام شد.متن خبر در این مطالعه مروری پیشرفتهای اخیر در کاربرد میکروفلوئیدیک کاغذی برای تشخیص سرطان بر اساس کاربرد نانو مواد مختلف (نانوذرات فلزی/اکسید فلزی، نانوذرات مغناطیسی، نقاط کوانتومی و ... )، بررسی شد. همچنین به بررسی عملکرد نانو مواد مختلف در بیوسنسینگهای ایمنی، آپتا، ژنو، پپتیدی و آنزیمی، پرداخته شد. علاوه بر این، نقش کلیدی روش های تشخیص، مانند روشهای الکترو شیمیایی، نوری (طیفسنجی UV-Vis، SPR، SERS و فلورومتری)، الکترو شیمی لومینسانت، فتو الکترو شیمیایی و پیزوالکتریک، در شرایط بدون برچسب و با برچسب بیومارکرهای سرطانی بررسی شد. مزایا و محدودیتهای روشهای سنجش مختلف، تکنیکها، انواع مواد و استراتژیهای ساخت نیز مورد بررسی قرار گرفت تا بهترین موارد برای تشخیص سرطان با استفاده از میکروفلوئیدیک کاغذی ارائه نماید. نقش فناوریهای نوینی مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء در توسعه تشخیص سرطان مبتنی بر میکروفلوئیدیک کاغذی نیز بررسی شد. در نهایت، مقایسهای از مزایا و محدودیتهای این فناوری با روشهای روتین تشخیصی سرطان ارائه گردید. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
