تشخیص اپتیکی میکروپلاستیک در داروها با کمک یادگیری ماشین

دستاورد مشترک دانشگاه خوارزمی و سینادارو برای ارتقای ایمنی داروییپژوهشگران آزمایشگاه بیوفوتونیک دانشکده فیزیک دانشگاه خوارزمی با همکاری شرکت لابراتوارهای سینادارو، روشی نوآورانه، کم‌هزینه و قابل استفاده در صنعت داروسازی برای شناسایی آلودگی میکروپلاستیکی در فرآورده‌های دارویی ارائه کرده‌اند، روشی که با بهره ‌گیری از نور مرئی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین، توانسته است نمونه‌های آلوده را با دقتی چشمگیر از نمونه‌های سالم تفکیک کند.

در سال‌های اخیر، میکروپلاستیک‌ها از سواحل اقیانوس‌ها و اعماق دریاها فراتر رفته‌اند و به یکی از نگرانی‌های جدی دانشمندان در حوزه سلامت عمومی تبدیل شده‌اند.

این ذرات ریز پلاستیکی که در آب، غذا و حتی بافت‌های انسانی شناسایی شده‌اند، اکنون توجه پژوهشگران را به حوزه‌ای کمتر مورد بررسی قرار گرفته معطوف کرده‌اند: داروها در همین راستا، گروهی از پژوهشگران ایرانی موفق شده‌اند روشی نوآورانه برای شناسایی آلودگی میکروپلاستیکی در محصولات دارویی ارائه کنند، موضوعی که می‌تواند در آینده به یکی از شاخص‌های مهم کنترل کیفیت در صنعت داروسازی تبدیل شود.

میکروپلاستیک‌ها ذراتی با ابعاد کمتر از پنج میلی‌متر هستند که یا به‌صورت مستقیم در برخی محصولات صنعتی و بهداشتی تولید می‌شوند و یا در نتیجه تجزیه تدریجی زباله‌های پلاستیکی در محیط شکل می‌گیرند. این ذرات به دلیل توانایی جذب و انتقال ترکیبات شیمیایی مضر، به یکی از دغدغه‌های مهم محققان حوزه سلامت و محیط زیست تبدیل شده‌اند.پژوهشگران در این مطالعه تلاش کردند امکان شناسایی میکروپلاستیک‌های اولیه در محصولات دارویی را پیش از ورود به بازار بررسی کنند، موضوعی که می‌تواند نقش مهمی در ارتقای ایمنی دارویی و افزایش سطح اطمینان از کیفیت فرآورده‌های تولیدی داشته باشد.برای انجام این تحقیق، یازده نمونه پماد چشمی و جلدی تولیدی شرکت سینادارو مورد بررسی قرار گرفت. این نمونه‌ها شامل محصولات زیروویت، لوبراتکس، ناتری‌سالت، ویرولیز، اریترولیدین، جنتکس، کورتینیل، آئروتکس، کاندیزول، مفناید و فلامکسین بودند که هر یک با دو تاریخ انقضای متفاوت انتخاب شدند.

بخشی از نمونه‌ها نیز به‌صورت مصنوعی با میکروپلاستیک آلوده شدند تا عملکرد سامانه تشخیصی در شرایط واقعی مورد ارزیابی قرار گیرد.محققان برای این منظور دو سامانه اپتیکی مستقل طراحی کردند. در روش نخست که “چیدمان عبوری” نام دارد، طیف عبوری نمونه با استفاده از فیبر نوری اندازه‌گیری و تحلیل شد. در روش دوم یا “چیدمان بازتابی”، نور مرئی به سطح نمونه تابانده شد و الگوی تصویری نور بازتاب‌شده مورد بررسی قرار گرفت.داده‌های حاصل از سامانه بازتابی در اختیار الگوریتم‌های یادگیری ماشین قرار گرفت. نتایج نشان داد مدل طراحی‌شده توانسته است نمونه‌های آلوده و سالم را با دقت بسیار بالا از یکدیگر تفکیک کند، دستاوردی که می‌تواند زمینه‌ساز توسعه سامانه‌های هوشمند کنترل کیفیت در صنایع دارویی باشد.یکی از یافته‌های قابل توجه این پژوهش آن بود که تفاوت تاریخ انقضا در نمونه‌های بررسی‌شده تأثیر معناداری بر نتایج نداشت. این موضوع نشان می‌دهد که پایداری فرآورده‌های مورد مطالعه حتی پس از تاریخ انقضا نیز حفظ شده و عامل تاریخ مصرف تأثیر محسوسی بر عملکرد سامانه تشخیصی نداشته است.اهمیت این دستاورد زمانی بیشتر آشکار می‌شود که با روش‌های متداول تشخیص میکروپلاستیک مقایسه شود.

فناوری‌هایی نظیر طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیف‌سنجی رامان اگرچه از دقت بالایی برخوردارند، اما نیازمند تجهیزات پیشرفته، هزینه‌های بالا و زیرساخت‌های تخصصی هستند. در مقابل، روش ارائه‌شده در این پژوهش بر پایه تجهیزات ساده‌تر، هزینه کمتر و قابلیت استقرار در محیط‌های صنعتی طراحی شده است.کارشناسان معتقدند با افزایش نگرانی‌های جهانی درباره آلودگی‌های میکروپلاستیکی، صنعت داروسازی ناگزیر خواهد بود استانداردهای جدیدی برای پایش و کنترل این آلاینده‌ها تعریف کند. از این منظر، پژوهش اخیر را می‌توان نمونه‌ای از حرکت به سوی نسل جدید سامانه‌های کنترل کیفیت دانست، سامانه‌هایی که علاوه بر سرعت و دقت بالا، امکان استفاده عملی در خطوط تولید را نیز فراهم می‌کنند.

این پروژه حاصل همکاری علمی میان آزمایشگاه بیوفوتونیک دانشکده فیزیک دانشگاه خوارزمی و شرکت لابراتوارهای سینادارو بوده است، همکاری‌ای که نمونه‌ای موفق از پیوند دانشگاه و صنعت در مسیر حل مسائل نوظهور حوزه سلامت و داروسازی به شمار می‌رود.پژوهشگران این طرح در پایان از شرکت سینادارو برای تأمین نمونه‌های دارویی مورد نیاز تحقیق قدردانی کرده‌اند. آنان همچنین از دکتر سارا نعمتی، مدیر تحقیقات و توسعه این شرکت، به دلیل حمایت از اجرای پروژه و توجه به اهمیت موضوع ایمنی و کیفیت دارویی تشکر کرده‌اند.

اگر این فناوری بتواند مسیر خود را از آزمایشگاه به خطوط تولید صنعتی باز کند، شاید در آینده نزدیک تشخیص میکروپلاستیک در داروها به بخشی جدایی‌ناپذیر از فرآیند تضمین کیفیت دارویی تبدیل شود، گامی که می‌تواند اعتماد بیماران به ایمنی محصولات دارویی را بیش از پیش تقویت کند و استانداردهای نوینی را در صنعت داروسازی کشور رقم بزند.