«نيرفانا كاوست» اختبار فريد لكشف ورصد فيروس «كورونا»

ثبتت صحة التقنية الجديدة بعد التعاون مع مستشفياتٍ في مكة والمدينة وجدة

جهاز صغير محمول يتمكن من تشخيص الحالات، وتعقّب المتحورات، والكشف عن العدوى المصاحبة في وقت واحد.
جهاز صغير محمول يتمكن من تشخيص الحالات، وتعقّب المتحورات، والكشف عن العدوى المصاحبة في وقت واحد.
TT

«نيرفانا كاوست» اختبار فريد لكشف ورصد فيروس «كورونا»

جهاز صغير محمول يتمكن من تشخيص الحالات، وتعقّب المتحورات، والكشف عن العدوى المصاحبة في وقت واحد.
جهاز صغير محمول يتمكن من تشخيص الحالات، وتعقّب المتحورات، والكشف عن العدوى المصاحبة في وقت واحد.

رغم تعدد استراتيجبات اختبار فيروس كورونا، فإن ثَمَّة نوع جديد بإمكانه المساهَمة في تبسيط عملية تحديد ورصد الحالات، وتتبع المتحولات، واكتشاف الفيروسات المصاحبة.
يشهد الوقت الراهن إجراء فحوصات منفصلة وتعقيداً في سير العمل في كل من هذه الإجراءات التشخيصية الثلاثة، كما أن التحاليل عادة ما تُجرَى في مرافق عالية التخصص. وهو ما دفع باحثي جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) مع زملاء لهم في المملكة العربية السعودية والولايات المتحدة الأميركية وإسبانيا إلى دمج جميع الأنواع الثلاثة من الاختبارات في اختبار واحد يحمل اسم «نيرفانا» من شأنه السماح بتتبع نقاط الرعاية الخاصة بفيروس كورونا والعديد من المتحورات الناشئة من سلالة الفيروسات التاجية (سارس - كوف - 2) (SARS - CoV - 2).
يقول الدكتور مو لي، أستاذ العلوم البيولوجية المساعد والاختصاصي في أحياء الخلايا الجذعية بـ«كاوست»: «يوفر اختبارنا - الكل في واحد - حلاً متكاملاً وواعداً للمسح الميداني السريع القابل للانتشار، ولمراقبة تطور طفرات الفيروسات الوبائية».
أما الاختبار فهو عبارة عن جهاز صغير محمول بحجم حقيبة اليد يتفادى جميع الأساليب البطيئة وباهظة التكلفة، والتي تعتبر الطريقة الشائعة لفحص ورصد فيروس كورونا مثل اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). أما الاختبار الجديد فيستفيد من طريقة جينية حديثة تسمى (تضخيم البوليميراز للأحماض النووية) Recombinase Polymerase Amplification - RPA، والجيل المقبل من جهاز التسلسل المتنقل للكشف السريع عن وجود تسلسلات فيروسية والإبلاغ عن النتائج الإيجابية والسلبية لعينات من 96 مريضاً في المرة الواحدة.
وبالتعاون مع الباحثين الآخرين، قام فريق لي بتصميم الاختبار ليضطلع بمهمة فك شفرة (5) خمس شرائح من جينوم (سارس - كوف - 2). وقد وقع الاختيار على كل منها للمساعدة في توجيه تتبع المتحور، إلى جانب تضمين فحوصات لثلاثة فيروسات تنفسية شائعة أخرى، من الممكن أن تسبب أعراضاً مشابهة لفيروس كورونا.
وقد أثمر التعاون مع عدد من الباحثين الإكلينيكيين من مستشفياتٍ في مكة المكرمة والمدينة المنورة وجدة، عن التحقق من صحة هذه التقنية باستخدام مسحات الأنف والحنجرة من الأشخاص المشتبه في إصابتهم بعدوى السارس.
وعلاوة على ذلك، قام الباحثون باختبار عينات من مياه الصرف، تم جمعها من مياه المجاري البلدية في الجامعة لإظهار الكيفية التي بها تتمكن هذه الطريقة من رصد فيروسات (سارس - كوف - 2) والفيروسات الأخرى على مستوى السكان.
ويوضح تشونجوي بي، طالب الدكتوراه في مختبر الدكتور لي «إن بإمكان تقنية نيرفانا NIRVANA التشخيص السريع للعدوى الفيروسية المتعددة بطريقة تتميز بإنتاجية مرتفعة». وأردف قائلاً: «كما يمكنها رصد (سارس - كوف - 2) في نفس الوقت والإبلاغ عن متحوراته».
وبفضل الدعم الذي يقدمه فريق الاستجابة البحثية السريعة (جزء من مبادرة الصحة الذكية بالجامعة)، يواصل دكتور لي وفريقه المعملي تحسين منصة «نيرفانا» لنشرها على نطاق واسع.
أما ما يجعل منه اختباراً محدوداً هو حقيقة أنه لا يمكنه الكشف عن طفرات (سارس - كوف - 2) إلا في مناطق جينومية محددة، ومع استمرار ظهور المتحورات الجديدة التي تبعث على القلق في جميع أنحاء العالم، فقد تحتاج هذه المناطق إلى التحديث؛ لتعكس الطبيعة المتطورة للفيروس.
يقول لي: «وفي نفس الوقت نسعى للتعاون مع المستشفيات؛ لاختبار تقنية نيرفانا NIRVANA في العيادات». 



ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.