Cancer Detection and Imaging via Micro and Nano Robots
TUBITAK- Project No: 116E743
Bütçe: 680.000 Euro
2017-2021
Projemiz ile kanser hücrelerinin sertlik değerlerini saptamada yeni bir görüntüleme sisteminin geliştirilmesi ve klinik testlerinin yapılması hedeflenmektedir. Kullanacağımız akusto-holografik yöntem literatürde yeni denenecek bir yöntem olup, kanser üzerine yapılan çalışmalar için yeni veriler ortaya konulmasını sağlayacaktır. Bu amaçla, 6 üniversite, 3 araştırma merkezi ve 1 özel şirketin bir araya gelmesi ile geniş bir konsorsiyum kurulmuştur. Mekatronik Müh, Elektronik Müh., Kimya Mühendisliği, Fizik Bölümü, Bilgisayar Müh., Tıbbi Biyokimya, Gastroenteroloji, Tıbbi Onkoloji, Epidemiyoloji Bölümlerini içeren disiplinler arası bir çalışmadır. Projemiz 3 alt projeye bölünerek icra edilmektedir.
Günümüzde kanser odağının özelliklerinin saptanmasında faydalanılan “Dolaşımdaki Kanser Hücreleri”nin (Circulating Tumor Cells - CTC) diğer kan bileşenlerinden ayırt edilmesinde yararlanılan teknikler halen bir takım eksiklikler içermektedir. CTC’lerin normal kan bileşenlerine boyut olarak benzemesi ve dolaşımdaki sayılarının göreceli azınlığı ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır. Kantitatif Faz Görüntüleme (Quantitative Phase Imaging) biyolojik örnekler gibi, transparan yapılarda başarı ile kullanılabilen bir tekniktir. Holografik bir yaklaşım olan bu teknik, mikro-nano seviyedeki parçacıkların görüntülenmesinde önemli bir yaklaşımdır. Literatürde, bu metodun hücrelerin 3 boyutlu morfolojik özelliklerinin çıkarılmasında non-invaziv (tahribatsiz) bir teknik olarak kullanıldığı görülmektedir. Bu metot her ne kadar hücrelerin morfolojik yapıları ve kırınım indisleri hakkında bilgi verse de, CTC’leri diğer dolaşım hücrelerinden ayırmada yeterli değildir.
Bir akustik sinyal kaynağı ile üretilecek ultrasonik dalgalar, mekanik yüzeyler üzerine basınç dalgaları oluşturur. Ultrasonik dalgalar maddenin cinsine göre optimize edilmiş frekans aralığına bağlı olarak, madde içine penetre de edebilir. Bu sebeple, kullanılan ultrasonik titreşime dayalı tahribatsız test sistemleri bulunmaktadır. Optimize edilmiş dalga frekansları, uygulama yüzeyinde titreşim desenleri oluşmasına sebep olurlar. Desenler ise tamamen yüzeyin mekanik karakteristiği ile ilgidir. Geliştireceğimiz kuramsal yaklaşımda ise akustik basınç etkisi altındaki CTC’lerin üzerine düşen koherant ışınların faz değişimlerinin kantitatif olarak değerlendirilebilecektir. Bu sayede, CTC’ler dolaşımdaki diğer hücrelerden de ayrılabileceği gibi, gelecekte farklı koşullarda (farklı ilaç, sıcaklık, pH...gibi) verdiği tepkiler de görüntülenebilir. Projemiz akustik basınç dalgalarının canlı hücre yüzeyinde oluşturacağı titreşim desenlerinin “Kantitatif Faz Görüntüleme” metoduyla okunması prensibini literatüre eklemektedir. Böylece maddenin mekanik sertlik değerlerinin okunmasından yola çıkarak, CTC’lerin teşhisi ve anlaşılması üzerine biyomedikal bir görüntüleme sistemi oluşturulacaktır.
Geliştirilecek görüntüleme sistemi, belli frekanslarda ultrasonik dalgalarını hücre üzerine yollayarak ölçüm yapabilen bir “tahribatsız analiz yöntemidir”. Basınç dalgalarının hücre üzerinde oluşturacağı ışıktaki faz ve genlik kaymalarından yararlanarak ölçüm yapabilen label-free bir teknik olacaktır. Proje kapsamında geliştirilecek sistem, in-vitro koşullarda mikroakışkan çipler içine yerleştirilecek klinik önemi nedeniyle seçilen beş farklı kanser için dolaşımdaki kanser hücreleri üzerinde denenecektir.
Proje faaliyetlerinin başarı ile tamamlanması halinde kanser tanısı ve takibinde kullanılan bir yaklaşım geliştirilmiş, ülkemiz ve dünya için yeni olan bir tıbbi cihaz yerli imkanlar ile üretilmiş ve klinikte valide edilmiş olacaktır. Son ürün için patent başvurusu yapılmıştır.
