استخدام الهاتف الذكي لاكتشاف فيروس شديد العدوى
يستخدم جهاز جديد هاتفًا ذكيًا وشريحة موائع جزيئية ورقية لاكتشاف المستويات المنخفضة للغاية من نوروفيروس.
نوروفيروس هو فيروس شديد العدوى مسؤول عن حوالي 19-21 مليون حالة من حالات التهاب المعدة والأمعاء الحاد في الولايات المتحدة.
في الواقع ، نوروفيروس هو "السبب الرئيسي للأمراض المنقولة بالغذاء" في الولايات المتحدة.
نوروفيروس مسؤول أيضًا عن ما يصل إلى 1.9 مليون زيارة للمستشفيات و 400 ألف زيارة أخرى لقسم الطوارئ. هذا يكلف الولايات المتحدة حوالي 2 مليار دولار في نفقات الرعاية الصحية وفقدان إنتاجية العمل.
يمكن أن يكون الفيروس معديًا عند مستويات منخفضة جدًا ، حيث يكفي 10 جزيئات فقط من الفيروسات لإحداث العدوى.
لذلك ، شرع باحثون من جامعة أريزونا (UA) في توكسون في ابتكار طريقة فعالة لاكتشاف حتى أصغر مستويات الفيروس.
شارك ثلاثة باحثين في قيادة المشروع: Jeong-Yeol Yoon ، من قسم الهندسة الطبية الحيوية في UA ؛ سو تشونغ ، باحثة الدكتوراه في مختبر يون. وكيلي أ. رينولدز ، رئيس قسم المجتمع والبيئة والسياسة في كلية ميل وإينيد زوكرمان للصحة العامة في UA.
قدم يون البحث في الاجتماع والمعرض الوطني للجمعية الكيميائية الأمريكية لخريف 2019 في سان دييغو ، كاليفورنيا ، وتظهر الورقة الآن في المجلة أوميغا ACS.
كيف يعمل الجهاز الرخيص والسريع
يمكن للفيروس أن ينتشر بسرعة كبيرة عبر الماء. تتطلب الأجهزة الحالية للكشف عن فيروس نوروفيروس مختبرًا ومجموعة من المجاهر والليزر ومقاييس الطيف المكلفة. هذه هي الأدوات التي تقيس أنواع الإشعاع وطول الموجة.
باستخدام الطريقة الجديدة ، استخدم الباحثون مواد بسيطة بما في ذلك الورق والهاتف الذكي. يشرح تشونغ كيف يمكن للورق أن يتحول إلى رقائق ميكروفلويديك.
"ركيزة الورق رخيصة جدًا وسهلة التخزين ، ويمكننا تصنيع هذه الرقائق بسهولة" ، كما يقول. "يسمح الهيكل الليفي للورق أيضًا بتدفق السائل تلقائيًا دون استخدام أنظمة الضخ التي تتطلبها عادةً رقائق أخرى ، مثل رقائق السيليكون".
عادةً ما يقيس العلماء كيفية انعكاس الضوء في عينة باستخدام تحليل قياس الطيف. ومع ذلك ، فإن الجانب غير المتجانس (المسامي) للورق ، جنبًا إلى جنب مع التعتيم البصري ، يمكن أن يولد "تشتت الخلفية وانعكاسها".
للتغلب على هذه العقبة ، طور الباحثون طريقة حيث قاموا بحساب حبات الفلورسنت بدلاً من قياس شدة الضوء.
تتكون الطريقة من إضافة الماء إلى أحد طرفي رقاقة الموائع الدقيقة الورقية وحبيبات مصنوعة من البوليسترين الفلوري إلى الطرف الآخر.
كل من هذه الحبيبات الصغيرة متصلة بجسم مضاد يحارب الفيروس. إذا كان نوروفيروس موجودًا في الماء ، فإن العديد من الأجسام المضادة تهاجمه ، وتربط نفسها بجسيم الفيروس وتشكل كتلة فلورية.
يوضح يون: "جسيمات نوروفيروس صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تصويرها بواسطة مجهر الهاتف الذكي ، وكذلك الأجسام المضادة". "ولكن عندما يكون لديك اثنان أو ثلاثة أو أكثر من هذه الخرزات مرتبطة ببعضها البعض ، فهذا يشير إلى أن نوروفيروس موجود ، مما يتسبب في تراكم الكريات."
كتل الخرز كبيرة بما يكفي حتى يتمكن الهاتف الذكي من التقاطها وتصويرها. أنشأ الباحثون أيضًا تطبيقًا للهواتف الذكية يحسب جسيمات نوروفيروس في العينة.
يقول يون: "ليس عليك أن تكون عالمًا أو مهندسًا لتشغيل الجهاز". "سيتم إجراء التحليل تلقائيًا بواسطة تطبيق الهاتف الذكي ، لذلك كل ما عليك القلق بشأنه هو تحميل عينة من الماء على الشريحة."
الجهاز رخيص أيضًا ، حيث تكلف أغلى مكوناته أقل من 50 دولارًا.
يقول رينولدز: "إن التقدم في المراقبة السريعة للفيروسات البشرية في الماء ضروري لحماية الصحة العامة".
"يمكن أن تكون تقنية مراقبة جودة المياه السريعة منخفضة التكلفة هذه أداة تحويلية لتقليل أعباء الأمراض المحلية والعالمية."
كيلي أ.رينولدز
