به گزارش خبرگزاری مهر، ساعت زیستی، چرخه‌های ۲۴ ساعته بدن را — از هضم و سوخت‌وساز گرفته تا کارکرد مغز و میزان هوشیاری — تنظیم می‌کند. پایش این ریتم‌ها در محیط‌هایی همچون مشاغل شیفتی و به‌ویژه در مأموریت‌های فضایی اهمیت حیاتی دارد، زیرا نبود چرخه منظم نور و تاریکی باعث اختلال این ساعت داخلی شده و عملکرد مغز را کاهش می‌دهد؛ مسئله‌ای که در فضا می‌تواند تفاوت میان موفقیت یا شکست مأموریت باشد.

این پژوهش که در مجله Nanoscale Horizons منتشر شده، یک روش سنجش ملاتونین را توصیف می‌کند که با یک دستگاه فلورسنت سه‌بعدیِ متصل به تلفن همراه کار می‌کند و قادر است سطوح دقیق ملاتونین را در محدوده‌های علمیِ موردنیاز برای تعیین آغاز «شب فیزیولوژیک» افراد اندازه‌گیری کند.

پایش ساعت داخلی فضانوردان

آنی دو، استاد پژوهشی در دانشکده داروسازی WSU و نویسنده مسئول مقاله، گفت: «یکی از انگیزه‌های اصلی این مطالعه، امکان پایش چرخه‌های شبانه‌روزی فضانوردان است. این هدف ما بود.»

او توضیح داد که تیم پژوهشی به دنبال ساخت روشی بوده که بتواند نتیجه را همان‌جا و بدون نیاز به ارسال نمونه خون به آزمایشگاه اندازه‌گیری کند. این سیستم شبیه نوارهای تست بارداری یا تست کووید عمل می‌کند، اما به‌جای پاسخ بله/خیر، سطح دقیق ملاتونین را نشان می‌دهد.

این تازه‌ترین نمونه از مجموعه‌ای از ابزارهای ساده و مبتنی بر نوار تست است که آنی دو برای پایش وضعیت سلامت طراحی کرده؛ از جمله آزمایشی که به آتش‌نشانان امکان می‌دهد میزان مواجهه خود با دود آتش‌سوزی را سریع بسنجند. او همچنین فناوری‌های دارورسانی مبتنی بر نانومواد برای درمان سرطان و آرتریت نیز توسعه داده است.

چرا اندازه‌گیری ملاتونین مهم است؟

ملاتونین هورمونی است که توسط غدد پینه‌آل در مغز تولید می‌شود و سطح آن عصر هنگام افزایش یافته و صبح کاهش می‌یابد. ملاتونین در اصل «علامت زمانی داخلی» بدن است که آغاز شب فیزیولوژیک را اعلام می‌کند.

دانستن زمان شروع شب فیزیولوژیک می‌تواند در برنامه‌ریزی کارهایی که نیازمند عملکرد بالا در شب هستند مفید باشد. همچنین در تشخیص و درمان اختلالات ریتم شبانه‌روزی نقش دارد.

میزان ملاتونین در خون بسیار پایین است و اندازه‌گیری آن با روش‌های معمول دشوار است. پژوهشگران برای افزایش حساسیت آزمایش از نانوذرات فلورسنت ساخته‌شده از عنصر «اروپیم» استفاده کردند که خواص نورانی بسیار قوی دارد.

آزمایش مبتنی بر گوشی هوشمند با دقت هم‌تراز آزمایشگاه

این نانوذرات فلورسنت به پژوهشگران کمک کرده‌اند حساسیتی هم‌تراز با استاندارد طلایی آزمایشگاهی به دست آورند؛ یعنی دقت اندازه‌گیری حدود ۱۰ پیکوگرم در میلی‌لیتر. این سطح از دقت برای تعیین نقطه آغاز شب فیزیولوژیک ضروری است؛ جایی که ساعت زیستی دیگر از بیداری هوشیارانه پشتیبانی نمی‌کند.

پژوهشگران در حال اعتبارسنجی دستگاه با استفاده از نمونه‌های پلاسما از داوطلبان مطالعه‌شده در مرکز پژوهش خواب و عملکرد WSU هستند. در آینده، آنی دو امیدوار است این فناوری به خلق یک سیستم پایش مداوم ملاتونین منجر شود — مشابه سامانه‌های پایش گلوکز برای بیماران دیابتی.