جهاز استشعار فائق للأسطح يكشف «كورونا»

يمكن وضع المستشعر على مقابض الأبواب ومداخل المباني (جامعة جونز هوبكنز)

يمكن لمستشعر خاص بمرض «كوفيد - 19»، تم تطويره في جامعة جونز هوبكنز الأميركية، أن يُحدث ثورة في اختبار الفيروسات من خلال إضافة الدقة والسرعة إلى عملية الفحص.
وفي دراسة جديدة نُشرت في 29 مارس (آذار) الماضي بدورية «نانو ليترز»، وصف الباحثون المستشعر الجديد، الذي لا يحتاج إلى تعقيدات في الحصول على العينة، ولا يتطلب سوى الحد الأدنى من خبرة التشغيل، مما يوفر ميزة قوية تفوق طرق الاختبار الحالية.
ويقول إيشان بارمان، أستاذ الهندسة الميكانيكية، والباحث المشارك بالدراسة، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة «جونز هوبكنز» بالتزامن مع نشر الدراسة: «هذه التقنية بسيطة، وتعتمد على وضع قطرة من اللعاب على مستشعر، والحصول على نتيجة سلبية أو إيجابية، والتطور الرئيسي هو أن هذه التقنية لا تحتاج إلى إجراء تعديلات كيميائية إضافية، وهذا يعني أنه يمكن استخدام المستشعر في الأجهزة القابلة للارتداء، أو حتى يمكن وضعه على أي نوع من الأسطح، من مقابض الأبواب ومداخل المباني إلى الأقنعة والمنسوجات».
والمستشعر بهذه السهولة قادر على معالجة قيود النوعين الأكثر استخداماً، وهما اختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل «بي سي آر» والاختبارات السريعة، حيث تعد الأولى دقيقة للغاية، ولكنها تتطلب تحضيراً معقداً للعينات، وتستغرق النتائج ساعات أو حتى أياماً للمعالجة في المختبر، ومن ناحية أخرى، فإن الأخرى «الاختبارات السريعة»، التي تبحث عن وجود مستضدات، تكون أقل نجاحاً في الكشف عن الإصابات المبكرة والحالات التي لا تظهر عليها أعراض، ويمكن أن تؤدي إلى نتائج خاطئة.
ويعد المستشعر الجديد حساساً مثل اختبار «بي سي آر»، ومريح مثل اختبار المستضد السريع، وفي أثناء التجارب الأولية التي أُجريت خلال الدراسة، أظهر المستشعر دقة بنسبة 92% في اكتشاف «كورونا» المستجد في عينات اللعاب، مقارنةً باختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وكان المستشعر ناجحاً للغاية في التحديد السريع لوجود فيروسات أخرى، بما في ذلك فيروسي الإنفلونزا (إتش 1 إن 1) وزيكا.
ويعتمد المستشعر على مجموعة هوائي عازل معدني (FEMIA) ذي مساحة كبيرة ومرنة تم تطويره بواسطة الباحثين، حيث يتم وضع عينة اللعاب عليها وتحليلها باستخدام مطيافية رامان المعززة بالسطح، والتي تستخدم ضوء الليزر لفحص كيفية اهتزاز جزيئات العينة التي تم فحصها.
ونظرا لأن مجموعة الهوائي العازل المعدني ذات البنية النانوية تقوّي إشارة رامان للفيروس بشكل كبير، يمكن للنظام اكتشاف وجود الفيروس بسرعة، حتى لو كانت هناك آثار صغيرة فقط في العينة.
ويقول بارمان إنه «يمكن دمج المستشعر مع جهاز اختبار محمول باليد لإجراء عمليات فحص سريعة في الأماكن المزدحمة مثل المطارات أو الملاعب، كما يمكن وضع مادة المستشعر على أي نوع من الأسطح، من مقابض الأبواب ومداخل المباني إلى الأقنعة والمنسوجات».
ويضيف: «هذا المستشعر يتجاوز جائحة كوفيد - 19 الحالية، حيث يمكننا استخدامه لإجراء اختبار واسع ضد فيروسات مختلفة، على سبيل المثال، للتمييز بين كورونا المستجد و(إتش 1 إن 1)، وحتى بين المتغيرات المختلفة لكورونا، وهذه مشكلة كبيرة لا تمكن معالجتها بسهولة من خلال الاختبارات السريعة الحالية».
ويواصل الفريق العمل لمواصلة تطوير واختبار التكنولوجيا مع عينات المرضى، وتقدم الباحثون بطلب للحصول على براءة اختراع للملكية الفكرية المرتبطة بالمستشعر، حتى يبدأوا بالعمل على تسويقه.