Yeni bir çalışmada araştırmacılar, optoakustik algılamayı terahertz spektroskopisiyle birleştiren bir sistem kullanarak kan sodyum seviyelerinin uzun vadeli, invaziv olmayan bir şekilde izlenmesini gösterdiler. Kan sodyumunun doğru ölçümü, dehidratasyon, böbrek hastalığı ve belirli nörolojik ve endokrin bozuklukları gibi durumların teşhisi ve yönetimi için önemlidir.

Elektromanyetik spektrumun mikrodalgalar ile orta kızılötesi bölgesi arasında kalan Terahertz radyasyonu, düşük enerjili ve dokulara zararsız olması, yakın kızılötesi ve görünür ışıktan daha az saçılması, yapısal ve işlevsel biyolojik değişimlere duyarlı olması nedeniyle biyolojik uygulamalar için idealdir.

“Biyomedikal uygulamalar için terahertz spektroskopisi hala iki temel zorlukla karşı karşıya: karmaşık biyolojik örneklerde su dışındaki molekülleri tespit etmek ve vücut içinde tespite olanak sağlamak için kalın doku katmanlarına nüfuz etmek,” diyor Çin’deki Tianjin Üniversitesi’nden araştırma ekibi lideri Zhen Tian. “Optoakustik tespiti ekleyerek bu zorlukların üstesinden gelebildik ve terahertz dalgaları kullanarak iyonların ilk canlı içi tespitini gösterdik. Bu, terahertz tabanlı teknikleri klinik kullanım için pratik hale getirmek için önemli bir adım.”

Optica Publishing Group’un yüksek etkili araştırmalar için amiral gemisi dergisi olan Optica’da araştırmacılar yeni multispektral terahertz optoakustik sistemlerini açıklıyor ve herhangi bir etikete ihtiyaç duymadan canlı farelerde sodyum konsantrasyonunun invaziv olmayan, uzun vadeli izlenmesinde kullanılabileceğini gösteriyor. İnsan gönüllülerle yapılan ön testler de ümit vericiydi.

“Daha fazla geliştirmeyle, bu teknoloji hastalarda kan alımına gerek kalmadan sodyum seviyelerini izlemek için kullanılabilir,” dedi Tian. “Gerçek zamanlı sodyum ölçümleri, sodyum seviyeleri hızla değiştiğinde ortaya çıkabilen tehlikeli nörolojik komplikasyonlardan kaçınırken kritik hastalarda dengesizlikleri güvenli bir şekilde düzeltmek için kullanılabilir.”

Gürültüyü kesmek için ses kullanımı

Yeni çalışma, terahertz optoakustik tekniklerini kullanarak biyomedikal alanda terahertz teknolojisini ilerletmeyi ve uygulamayı amaçlayan daha büyük bir projenin parçasıdır. Projenin temel amaçlarından biri, terahertz radyasyonunu güçlü bir şekilde emen suyun neden olduğu sinyal girişimini azaltmaktır.

Bu girişimin üstesinden gelmek için araştırmacılar, numuneyi terahertz dalgalarıyla ışınlayan modüler bir sistem geliştirdiler. Numune bu dalgaları emdikçe, kandaki su moleküllerine bağlı sodyum iyonlarını titreştirerek ultrasonik bir dönüştürücüyle algılanan ultrason dalgaları yaratır. Optoakustik algılama olarak bilinen bu teknik, emilen terahertz enerjisini ölçüm için ses dalgalarına dönüştürür.

“Terahertz optoakustik teknolojisi, bu uygulamaları tarihsel olarak sınırlayan su emilim bariyerini etkili bir şekilde aşarak biyomedikal uygulamalar için çığır açan bir ilerlemeyi temsil ediyor,” dedi Tian. “Bu çalışmanın daha geniş önemi, kan sodyumu tespitinin çok ötesine uzanıyor. Bu teknoloji, şekerler, proteinler ve enzimler dahil olmak üzere çeşitli biyomolekülleri, benzersiz terahertz emilim imzalarını tanıyarak tanımlama yeteneğine sahip.”

İğnesiz sodyum takibi

Araştırmacılar yeni sistemlerini test etmek için, canlı farelerin derisinin altındaki kan damarlarındaki kan sodyum seviyelerindeki artışları milisaniye zaman ölçeğinde 30 dakikadan uzun bir süre boyunca ölçebileceğini gösterdiler. Bu ölçümler kulaktan alındı ​​ve sudan gelen arka plan optoakustik sinyalini azaltmak için cilt yüzeyi 8 °C’ye soğutuldu.

Araştırmacılar ayrıca terahertz optoakustik sisteminin insan kan örneklerindeki yüksek ve düşük sodyum seviyelerini hızlı bir şekilde ayırt edebildiğini gösterdi. Son olarak, sağlıklı gönüllülerin ellerindeki kan damarlarındaki sodyum iyon seviyelerini invaziv olmayan bir şekilde ölçtüler. Ölçümler herhangi bir cilt soğutması olmadan toplanmış olsa bile, sodyumdan tespit edilen optoakustik sinyalin cilt yüzeyinin altındaki kan akışı miktarıyla orantılı olduğunu buldular. Daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulsa da, bu sonuçlar sistemin invaziv olmayan gerçek zamanlı izleme için yararlı olabileceğini düşündürmektedir.

Araştırmacılar, sistemin insan kullanımına uyarlanmasının, hızlı soğutmaya dayanabilen ve minimum su arka plan gürültüsüyle güçlü sinyal algılamaya izin veren ağız içi gibi insan vücudundaki uygun algılama bölgelerinin belirlenmesini gerektireceğini söylüyor. Ayrıca, soğutmaya gerek kalmadan su girişimini bastırmayı mümkün kılabilecek alternatif sinyal işleme yöntemlerini de araştırıyorlar ve bu da yaklaşımı klinik teşhisler için daha pratik hale getiriyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.