سریع ترین روش تشخیص کووید 19 ابداع شد

محققان این پروژه یک حسگر جدید ساخته اند که نیازی به آماده سازی نمونه ندارد و نیاز به تجربه کمی دارد. با چنین قابلیت هایی، این سنسور دارای مزایای قابل توجهی نسبت به روش های آزمایش فعلی، به ویژه آزمایش های گسترده است.

ایشان بارمن، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه جانز هاپکینز و یکی از محققان این پروژه می گوید: «این فقط ریختن یک قطره بزاق روی دستگاه و گرفتن نتیجه منفی یا مثبت است. نکته کلیدی این است که این روش نیازی به تغییرات شیمیایی مانند برچسب گذاری مولکولی یا عامل دار کردن آنتی بادی ندارد. این بدان معنی است که سنسورها در نهایت می توانند در پوشیدنی ها استفاده شوند.

وی افزود: این فناوری جدید می‌تواند بر محدودیت‌های آزمایش کووید-۱۹ فعلی غلبه کند، اما هنوز وارد بازار نشده است.

آزمایش «واکنش زنجیره‌ای پلیمراز» (PCR) بسیار دقیق است، اما به فرآیند آماده‌سازی نمونه پیچیده نیاز دارد و آماده‌سازی نتایج در آزمایشگاه ساعت‌ها تا روزها طول می‌کشد. به عبارت دیگر، آزمایش‌های سریع تشخیص وجود آنتی ژن در تشخیص زودهنگام عفونت‌های اولیه و بدون علامت موفقیت کمتری دارند و ممکن است با نتایج اشتباه همراه باشند.

حسگر جدید محققان دانشگاه جان هاپکینز دارای حساسیت تست PCR و سرعت تست آنتی ژن است. در طول آزمایش اولیه، سنسور دقت 92 درصدی را در تشخیص ویروس کرونا در نمونه‌های بزاق نشان داد و نتایج با نتایج PCR قابل مقایسه بود. این حسگر همچنین موفقیت قابل توجهی در شناسایی سریع سایر ویروس ها از جمله “ویروس آنفولانزای نوع A H1N1” و “زیکا” نشان داد.

این حسگر بر اساس «لیتوگرافی نانوایمپرینت»، «واسطه سطحی پیشرفته رامان» (SERS) و فناوری‌های یادگیری ماشین است. این حسگرها را می توان برای آزمایش انبوه به شکل تراشه های یکبار مصرف بر روی سطوح سخت یا انعطاف پذیر استفاده کرد.

کلید موفقیت این روش، فناوری به نام FEMIA است که در آزمایشگاه دیوید گراسیاس، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه جان هاپکینز توسعه یافته است. در این روش، یک نمونه بزاق بر روی یک ماده قرار می گیرد و با کمک روش تصویربرداری رابط بهبود یافته رامان که از پرتو لیزر برای بررسی ارتعاشات مولکولی نمونه استفاده می کند، آنالیز می شود.

از آنجایی که فناوری نانوساختار FEMIA به طور قابل توجهی سیگنال رامان ویروس را تقویت می کند، سیستم می تواند حضور ویروس را به سرعت تشخیص دهد. حتی اگر فقط یک اثر کوچک در نمونه وجود داشته باشد. یکی دیگر از نوآوری های مهم این سیستم، استفاده از الگوریتم های پیشرفته یادگیری ماشینی برای تشخیص سیگنال های بسیار کوچک در داده های طیف سنجی است که به محققان اجازه می دهد تا حضور ویروس ها و چگالی آنها را به دقت تعیین کنند.

دبادریتا پریا، محقق ارشد این پروژه گفت: «تشخیص نوری بدون برچسب همراه با یادگیری ماشینی به ما امکان می‌دهد یک پلتفرم واحد داشته باشیم که می‌تواند طیف وسیعی از ویروس‌ها را با حساسیت و گزینش‌پذیری بیشتر و بسیار سریع آزمایش کند.

مواد حسگر را می توان بر روی انواع سطوح قرار داد. از دستگیره درها و درها گرفته تا ماسک ها و منسوجات.

Gracias گفت: “با استفاده از این فناوری نانو، ما یک حسگر بسیار دقیق، قابل تنظیم و مقیاس پذیر برای تشخیص صلب و انعطاف پذیر Quaid-19، نه تنها برای استفاده در حسگرهای زیستی مبتنی بر تراشه، بلکه برای ابزارهای پوشیدنی، توسعه داده ایم.” فوری

وی افزود: شاید بتوان از این حسگر در دستگاه های دستی برای تشخیص سریع در مکان های شلوغ مانند فرودگاه ها یا استادیوم ها استفاده کرد.

بارمن گفت: پلت فرم ما از همه گیری کووید-19 فعلی پیشی گرفته است. ما می توانیم از آن برای شناسایی ویروس های مختلف استفاده کنیم. به عنوان مثال، می‌توانیم از آن برای تمایز کرونا از ویروس آنفولانزای نوع A H1N1 استفاده کنیم. این یک مشکل بزرگ است که با استفاده از تست های سریع فعلی قابل تشخیص نیست.

تیم تحقیقاتی با استفاده از مثال های مختلف به تحقیقات خود برای گسترش کاربرد این فناوری ادامه می دهد.

این مطالعه در مجله Nano Letters منتشر شده است.

46