تقنية جديدة تكشف أمراضاً معدية بالصرف الصحي

تتميّز بكونها منخفضة التكلفة وسريعة وقابلة للتكيّف

أجهزة الاستشعار الورقية الجديدة سريعة وسهلة الاستخدام (جامعة كرانفيلد)
أجهزة الاستشعار الورقية الجديدة سريعة وسهلة الاستخدام (جامعة كرانفيلد)
TT
20

تقنية جديدة تكشف أمراضاً معدية بالصرف الصحي

أجهزة الاستشعار الورقية الجديدة سريعة وسهلة الاستخدام (جامعة كرانفيلد)
أجهزة الاستشعار الورقية الجديدة سريعة وسهلة الاستخدام (جامعة كرانفيلد)

توصّل باحثون في جامعة كرانفيلد ببريطانيا إلى طريقة لتحديد العلامات البيولوجية للأمراض المعدية في مياه الصرف الصحي باستخدام أجهزة استشعار ورقية بتقنية الأوريغامي.

وأوضحوا أنّ التقنية تتيح تتبُّع الأمراض المعدية باستخدام كاميرا الهاتف المحمول، وفق النتائج المنشورة، الخميس، في دورية «Cell Reports Physical Science».

وتقنية الأوريغامي هي فنّ طيّ الورق لإنشاء أشكال وهياكل معقَّدة. وفي السياق العلمي، تُستخدم لتطوير أجهزة استشعار وأدوات طبّية بسيطة وسهلة الاستخدام، إذ يجري طيّ الورق بطريقة تسمح بدمج مواد كيميائية أو حساسات، مما يجعلها فعالة في تطبيقات، مثل الكشف عن الأمراض أو تحليل المياه.

وتتميّز هذه الطريقة بكونها منخفضة التكلفة وسريعة وقابلة للتكيّف، مما يسهّل استخدامها في البيئات المختلفة، وقد تُحدث تغييرات كبيرة في كيفية توجيه التدابير الصحية العامة في أي أوبئة مستقبلية.

وتُعَدُّ اختبارات مياه الصرف الصحي واحدة من الطرق الرئيسية لتقويم انتشار الأمراض المعدية في المجتمعات، مثل الفيروس المسبب لـ«كوفيد - 19» والإنفلونزا.

ويأخذ الباحثون عيّنات من محطات معالجة المياه المختلفة في جميع أنحاء البلاد، ويستخدمون النتائج لفهم المناطق التي تعاني أعلى معدّلات العدوى.

وطوّر الفريق هذه الطريقة الجديدة خلال الجائحة لتتبُّع معدّلات العدوى في المجتمع وتوجيه التدابير الصحية.

وعن طريقة استخدام أجهزة الاستشعار الورقية الجديدة، أوضحوا أنها سريعة وسهلة الاستخدام، إذ توضع عيّنات مياه الصرف الصحي على ورقة مطبوعة بالشمع تُطوى على شكل «أوريغامي».

وتحتوي الورقة على مواد كيميائية تتفاعل مع بعض علامات الأمراض، مما يؤدّي إلى ظهور لون فلوري. ويمكن قراءة النتائج باستخدام كاميرا الهاتف المحمول، ما يتيح جمع البيانات بسرعة.

وأجرى الفريق البحثي اختبارات ميدانية في 4 فنادق للحجر الصحي بالقرب من مطار هيثرو. استغرقت العملية بأكملها، من أخذ العيّنة إلى الحصول على النتائج، أقل من 90 دقيقة، مقارنةً بنحو 4 ساعات للاختبار التقليدي. وأظهرت النتائج أنّ هذه الأجهزة الجديدة تقدّم نتائج دقيقة مثل اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، ولكن بتكلفة أقلّ بكثير، مما يوفر إنذاراً مبكراً عن الأمراض في المجتمع.

وقال الباحث الرئيسي للدراسة في جامعة كرانفيلد، البروفيسور زهوغن يانغ: «خلال الجائحة، أثبتنا أنّ تحليل مياه الصرف بشكل سريع وسيلة فعالة لتتبُّع الأمراض المعدية وإدارة الصحة العامة».

وأضاف عبر موقع الجامعة، أنّ الاختبار البسيط الذي طوره الفريق يُكلّف جنيهاً إسترلينياً واحداً، ويستخدم وظيفة الكاميرا المتاحة بشكل شائع في الهواتف المحمولة، ما يجعله متاحاً بسهولة، ويمكن أن يكون هذا نقطة تحول في توقُّع معدّلات الأمراض وتحسين الصحة العامة في مواجهة الأوبئة المستقبلية.


مقالات ذات صلة

جامعة «جونز هوبكنز»: نماذج الذكاء الاصطناعي تفشل في فهم التفاعلات البشرية

تكنولوجيا أظهرت الدراسة أن البشر يتفقون بدرجة عالية على تقييم مشاهد التفاعل الاجتماعي في حين فشل أكثر من 350 نموذجاً للذكاء الاصطناعي في محاكاتهم

جامعة «جونز هوبكنز»: نماذج الذكاء الاصطناعي تفشل في فهم التفاعلات البشرية

الدراسة تكشف أن الذكاء الاصطناعي لا يزال عاجزاً عن فهم التفاعلات الاجتماعية ويحتاج لإعادة تصميم ليحاكي التفكير البشري.

نسيم رمضان (لندن)
يوميات الشرق الجوز يحتوي على مركَّبات نباتية تحمي القولون من الالتهابات (جامعة كونيتيكت)

تناول الجوز يومياً يحمي القولون من الالتهاب

كشفت دراسة أميركية عن أن تناول الجوز يومياً قد يسهم في تقليل الالتهابات وتحسين صحة القولون، بل قد يحدّ من خطر الإصابة بسرطان القولون.

«الشرق الأوسط» (القاهرة)
يوميات الشرق القتال بين الإنسان والحيوان (رويترز)

أنياب في العظام... أول دليل على قتال بين مُصارع روماني وأسد

أعلن خبراء أنَّ علامات عضٍّ على هيكل عظمي لمُصارع روماني تُمثّل أول دليل أثري مباشر على قتال دار بين إنسان وأسد.

«الشرق الأوسط» (لندن)
صحتك فحوصات الدم قد تتنبأ بعودة سرطان الجلد (أرشيفية - رويترز)

فحوصات الدم قد تتنبأ بعودة سرطان الجلد

كشف باحثون، في «مركز لانغون» الصحي بجامعة نيويورك الأميركية، و«مركز بيرلماتر للسرطان» التابع له، عن أن فحوصات الدم قد تتنبأ بعودة سرطان الجلد.

«الشرق الأوسط» (لندن)
يوميات الشرق تضاريس تختلف جذرياً عن المشهد القاحل (ناسا)

المريخ كما لم نعرفه... أمطار وثلوج غيَّرت وجه الكوكب الأحمر

كوكب المريخ ربما شهد، في حقبة سحيقة، مناخاً دافئاً ورطباً نسبياً، ساعد على تساقط الأمطار والثلوج وجريان الأنهر...

«الشرق الأوسط» (لندن)

ضمادة ذكية تُسرِّع التئام الجروح المُزمنة

الضمادة الذكية ترصد التهابات الجروح المزمنة بشكل فوري (معهد كاليفورنيا للتقنية)
الضمادة الذكية ترصد التهابات الجروح المزمنة بشكل فوري (معهد كاليفورنيا للتقنية)
TT
20

ضمادة ذكية تُسرِّع التئام الجروح المُزمنة

الضمادة الذكية ترصد التهابات الجروح المزمنة بشكل فوري (معهد كاليفورنيا للتقنية)
الضمادة الذكية ترصد التهابات الجروح المزمنة بشكل فوري (معهد كاليفورنيا للتقنية)

طوّر باحثون من معهد كاليفورنيا للتقنية في الولايات المتحدة ضمادات ذكية تتيح مراقبة الجروح المُزمنة لدى البشر بشكل لحظي، خصوصاً جروح مرضى السكري، وتُسهم في تسريع عملية التئامها.

وأوضحوا أنّ الضمادات تعمل من خلال إزالة الرطوبة الزائدة من الجروح، وتحليل مؤشرات الالتهاب والعدوى بشكل فوري؛ وفق النتائج المنشورة، الخميس، في دورية «Science Translational Medicine».

وتُعدّ الجروح المُزمنة من أبرز التحدّيات التي تواجه المرضى والأطباء، خصوصاً لدى المصابين بمرض السكري، إذ على عكس الجروح العادية التي تلتئم خلال فترة قصيرة، تظلّ الجروح المزمنة مفتوحة لفترات طويلة من دون شفاء؛ مما يزيد خطر الإصابة بالعدوى أو المضاعفات. وتُعرف جروح مرضى السكري تحديداً ببطئها الشديد في الالتئام نتيجة ضعف الدورة الدموية وتلف الأعصاب الناتج عن ارتفاع مستويات السكر في الدم؛ الأمر الذي يجعل المراقبة الدقيقة لهذه الجروح والتدخّل المبكر أمراً بالغ الأهمية لتفادي التدهور أو بتر الأطراف في الحالات المتقدّمة.

واختبر الباحثون الضمادة التي تُعرف باسم «iCares»، على 20 مريضاً يعانون جروحاً مُزمنة غير قابلة للشفاء بسبب حالات مثل السكري أو ضعف الدورة الدموية. كما شملت الدراسة مرضى في فترات ما قبل العمليات الجراحية وما بعدها.

وتتضمّن الضمادة 3 مكوّنات متناهية الصغر تتحكّم في تدفّق السوائل، إذ تعمل على إزالة الرطوبة الزائدة من الجرح، وتحليل السوائل الناتجة عن الاستجابة الالتهابية في الجسم؛ مما يضمن دقة التحاليل.

كما طوّر الفريق خوارزمية ذكاء اصطناعي قادرة على تصنيف حالات الجروح والتنبؤ بزمن الشفاء بدقة تضاهي تقويمات الأطباء المتخصّصين.

وتتكوّن الضمادة من شريط بوليمري مرِن متوافق حيوياً، يمكن تصنيعه بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وبتكلفة منخفضة. وتحتوي على مستشعرات دقيقة ذات استخدام واحد، بالإضافة إلى لوحة إلكترونية تعالج البيانات وتُرسلها لاسلكياً إلى واجهة مستخدم مثل الهاتف الذكي.

واستطاعت الضمادة جمع السوائل الخارجة من الجروح بشكل مستمر عبر نظام ذكي يمتصّ السائل من سطح الجرح وينقله إلى مستشعرات دقيقة تُحلّل السوائل الحديثة فقط؛ مما يضمن رصداً دقيقاً للتغيّرات البيوكيميائية.

كما تمكّنت من اكتشاف علامات مبكرة على وجود التهاب أو عدوى في موقع الجرح، من خلال قياس جزيئات مثل أكسيد النيتريك، وهو مؤشّر على الالتهاب، وبيروكسيد الهيدروجين، الذي يدلّ على وجود عدوى بكتيرية.

وأثبتت الضمادة قدرتها على رصد هذه المؤشرات الحيوية قبل ظهور الأعراض الإكلينيكية بيوم إلى 3 أيام، وفق النتائج.

وأكد الباحثون أنّ القدرة على كشف العدوى قبل ظهور الأعراض السريرية يمنح الأطباء وقتاً ثميناً للتدخّل العلاجي المبكر، مما يقلّل خطر تفاقم الحالة، ويحدّ من الحاجة إلى تدخّلات جراحية أو الاستخدام المُفرط للمضادات الحيوية.

وأضافوا أنّ هذا الابتكار يُعدّ وسيلة غير جراحية ومستمرّة لمراقبة الجروح؛ مما يحدّ من الحاجة إلى الزيارات المتكرّرة للمستشفيات أو استخدام الضمادات التقليدية المُكلفة وغير الفعّالة في المراقبة الدقيقة.