يعتمد الأطباء على فحوصات الطب النووي، مثل التصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الواحد (SPECT)، لمراقبة عمل القلب، تتبع تدفق الدم، واكتشاف الأمراض المخفية داخل الجسم.

لكن أجهزة الكشف الحالية تعتمد على كاشفات باهظة الثمن وصعبة التصنيع. والآن، قاد علماء من جامعة نورثويسترن وجامعة سوجو في الصين تطوير أول كاشف قائم على مادة البيروفسكايت قادر على التقاط أشعة غاما الفردية للتصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الواحد (SPECT) بدقة غير مسبوقة. وهذه الأداة الجديدة قد تجعل أنواع التصوير النووي الشائعة أكثر وضوحا وسرعة وأقل تكلفة وأمانا.

وبالنسبة للمرضى، قد يعني ذلك تقليل مدة الفحص، تحسين وضوح النتائج، وتقليل جرعات الإشعاع. وفقا للورقة البحثية التي نشرتها مجلة Nature Communications.

وقال ميركوري كاناتزيديس، المؤلف الرئيسي للدراسة من جامعة نورثويسترن: "البيروفسكايت هي عائلة من البلورات معروفة بتغييرها لمجال الطاقة الشمسية، والآن هي على وشك تحقيق الشيء نفسه في الطب النووي. وهذا هو الدليل الأول الواضح على أن كاشفات البيروفسكايت يمكن أن تنتج صورا حادة وموثوقة يحتاجها الأطباء لتقديم أفضل رعاية لمرضاهم".

وأضاف البروفيسور ييهوي هي، المؤلف المشارك من جامعة سوجو: "نهجنا لا يحسن أداء الكاشفات فحسب، بل قد يقلل التكاليف، ما يعني أن المزيد من المستشفيات والعيادات يمكن أن تحصل على أفضل تقنيات التصوير".

ويعمل الطب النووي، مثل التصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الواحد، ككاميرا غير مرئية. ويزرع الأطباء كمية صغيرة وآمنة وقصيرة العمر من المادة المشعة في جزء معين من جسم المريض. تنبعث من هذه المادة أشعة غاما التي تمر عبر الأنسجة وتصطدم بكاشف خارج الجسم. وتشبه جميع أشعة غاما بكسل ضوئي، وبعد جمع ملايين هذه البكسلات، يمكن للحواسيب إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للأعضاء العاملة.

وتعاني الكاشفات الحالية، المصنوعة إما من تيلوريد الكادميوم والزنك (CZT) أو يوديد الصوديوم (NaI)، من عدة عيوب. ولتجاوز هذه المشكلات، لجأ العلماء إلى بلورات البيروفسكايت، وهي مادة درسها كاناتزيديس لأكثر من عقد. وفي عام 2012، بنى فريقه أول خلايا شمسية صلبة مصنوعة من البيروفسكايت. ثم في عام 2013، اكتشف كاناتزيديس أن بلورات البيروفسكايت المفردة واعدة للغاية لكشف أشعة إكس وأشعة غاما، وهو اختراق، مدعوم بنمو فريقه لبلورات مفردة عالية الجودة، أثار موجة عالمية من الأبحاث وأطلق مجالا جديدا في مواد كشف الإشعاع الصلب.

وقال كاناتزيديس: "الآن، نظهر أن كاشفات البيروفسكايت يمكن أن توفر الدقة والحساسية اللازمتين لتطبيقات صعبة مثل تصوير الطب النووي. ومن المثير رؤية هذه التقنية تقترب من التأثير في العالم الحقيقي".

وأظهر هو وكاناتزيديس وفريقهما أن كاشفات البيروفسكايت يمكن أن تحقق دقة طاقة قياسية وأداء تصوير فوتوني فردي غير مسبوق، ممهدة الطريق للتكامل العملي في أنظمة تصوير الطب النووي من الجيل التالي.

وفي التجارب، تمكن الكاشف من التمييز بين أشعة غاما ذات طاقات مختلفة بدقة هي الأفضل المسجلة حتى الآن. كما استشعر إشارات خافتة للغاية من مادة مشعة طبية (تكنيشيوم-99m) شائعة الاستخدام في الممارسة السريرية، وميز تفاصيل دقيقة للغاية، ما أنتج صورا واضحة يمكنها فصل مصادر مشعة صغيرة متباعدة بضعة مليمترات فقط. كما ظل الكاشف مستقرا للغاية، حيث جمع تقريبا كل إشارة المادة المشعة دون فقدان أو تشويه. وبما أن هذه الكاشفات الجديدة أكثر حساسية، فقد يحتاج المرضى إلى مدة فحص أقصر أو جرعات إشعاع أقل.

وتعمل شركة Actinia Inc، وهي شركة ناشئة من جامعة نورثويسترن، على تسويق هذه التقنية، بالتعاون مع شركاء في مجال الأجهزة الطبية لنقلها من المختبر إلى المستشفيات.