درمان سرطان به کمک نور!

یک ماده جدید ایجاد شده در مرز کمتر کاوش شده شیمی ارگانیک و غیرارگانیک (آلی و معدنی) قادر به تبدیل نور با انرژی پایین به نور با انرژی بالا است و می‌تواند آغازگر نسل بعدی درمان سرطان باشد. این ماده کامپوزیت که در مقاله‌ای در نشریه «شیمی طبیعت» توصیف شده است از ذرات نانوی بسیار ریز سیلیکون و یک عنصر ارگانیک ساخته شده که ارتباط نزدیکی با مواد مورد استفاده در تلویزیون‌های OLED دارد. این ماده قادر است سرعت تبادل انرژی بین دو مولکول را افزایش بدهد و همچنین نور با انرژی پایین را به نور با انرژی بالا تبدیل کند.

تنها تعداد معدودی از آزمایشگاه ها در جهان قادر به تولید ذرات نانوی سیلیکون با خصوصیات درست هستند. یکی از این آزمایشگاه ها تحت ریاست «لونزو مانگولینی» استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد دانشگاه کالیفرنیا قرار دارد که به اختراع فرایند تولید آنها کمک کرده است.

مانگولینی گفت: این ماده جدید تلاش های قبلی برای ساخت چیزی که بطور موثر انرژی را بین اجزای متفاوت مبادله کند، ارتقا می‌دهد. فرصت‌های زیادی برای استفاده از این قابلیت در کابردهای گسترده و مختلفی وجود دارد اما شاید مهمترین کاربرد آن از منظر سلامت انسانی، کاربرد آن برای درمان سرطان است.

بر اساس این گزارش، نور با انرژی بالا مانند نور لیزر فرابنفش می‌تواند رادیکال‌های آزاد قادر به حمله به بافت سرطانی تشکیل دهد. اما نور فرابنفش به اندازه کافی در درون بافت وارد نمی‌شود تا رادیکال‌های درمانی را در نزدیکی محل تومور تولید کند. از سوی دیگر، نور نزدیک به مادون قرمز تا اعماق بدن نفوذ می‌کند اما انرژی کافی برای تولید رادیکالها را ندارد.

تیم تحقیقاتی یاد شده نشان داده است که با این ماده جدید امکان دست یافتن به انتشار نور با انرژی بالاتر نسبت به نور تابانده شده به این ماده وجود دارد که به آن تبدیل فوتون (photon up-conversion) گفته می‌شود. این «نقطه‌های» سیلیکونی که پایه این ماده با انرژی بالا را تشکیل می‌دهند، علاوه بر اینکه کارآمد هستند سمی هم نیستند.

گرفتن نور با انرژی پایین و تبدیل آن به شکل با انرژی بالاتر می‌تواند برای تقویت کارآمدی سلول‌های خورشیدی نیز مورد استفاده قرار گیرد. سلول‌های خورشیدی به این ترتیب می‌توانند نور نزدیک به مادون قرمز را که بطور طبیعی از درون آنها عبور می‌کنند نیز جذب کنند. این ماده زمانی که بهینه‌سازی شود می‌تواند اندازه پنل‌های خورشیدی را تا حد ۳۰ درصد کاهش بدهد.

کاربردهای مختلفی با دربرگیری نور مادون قرمز وجود دارد که با این ماده جدید سیلیکونی نقطه‌پایه (silicon dot-based) امکان بهبود آنها وجود دارد. این کاربردها شامل تصویربرداری زیستی،‌ چاپ سه بُعدی بر مبنای نور و حسگرهای نوری کمک‌کننده به خودروهای بدون راننده برای عبور از شرایط آب وهوای مه‌آلود می‌شود.