یک دانشجوی آمریکایی، سنسوری مبتنی بر کاغذ ابداع کرده است که می تواند به تشخیص ساده و کم هزینه کووید-۱۹ کمک نماید.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، با ادامه شیوع کووید-۱۹ در سرتاسر جهان، آزمایش همچنان یک راهبرد کلیدی برای ردیابی و مهار ویروس به حساب می آید. “ماها آلافیف”(Maha Alafeef)، دانشجوی رشته مهندسی زیستی “دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین”(UIUC) با استفاده از یک سنسور الکتروشیمیایی مبتنی بر کاغذ، آزمایشی سریع و بسیار حساس ابداع کرده است که می تواند وجود ویروس را در کمتر از پنج دقیقه تشخیص دهد.
آلافیف اظهار داشت: ما در حال تجربه کردن رخدادی هستیم که یک مرتبه در قرن پیش می آید. ما به واسطه یک رویکرد جامع و با ابداع ابزارهای چندرشته ای برای تشخیص و درمان زودهنگام کروناویروس، به این نیاز جهانی پاسخ می دهیم.
هم اکنون، دو دسته آزمایش کووید-۱۹ در بازار وجود دارند. یکی از آنها، “واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس”(RT-PCR) و بررسی اسید نوکلئیک برای شناسایی آران ای ویروس می باشد. آزمایش های تشخیصی مورد تایید “سازمان غذا و داروی آمریکا”(FDA)، از این روش استفاده می نمایند. این روش با مشکلاتی هم همراه می باشد که مدت زمان لازم برای تکمیل شدن آزمایش، احتیاج به کادر متخصص و دسترسی به تجهیزات را شامل می شوند.
دومین گروه از آزمایش ها، بر تشخیص پادتن ها متمرکز هستند اما تولید پادتن های قابل تشخیص امکان دارد چند روز تا چند هفته پس از قرار گرفتن فرد در معرض کروناویروس به تعویق بیفتد.
پژوهشگران در سالهای اخیر، موفقیت های بسیاری در عرضه سنسورهای زیستی با استفاده از نانومواد دوبعدی مانند گرافین و استفاده از آنها برای تشخیص بیماری ها به دست آورده اند. از مزایای اصلی سنسورهای زیستی مبتنی بر گرافین می توان به حساسیت، هزینه پایین تولید و تشخیص سریع اشاره نمود.
آلافیف افزود: کشف گرافین به خاطر خصوصیت های آن توانست عصر جدیدی از توسعه سنسور را آغاز کند. گرافین از خصوصیت های مکانیکی و الکتروشیمیایی منحصر به فردی برخوردار می باشد که آنرا به ماده ای ایده آل برای تولید سنسورهای حساس الکتروشیمیایی تبدیل می کند.
آلافیف و همکارانش در این پژوهش، یک سنسور زیستی الکتروشیمیایی مبتنی بر گرافین ابداع کردند که می تواند وجود ماده ژنتیکی کروناویروس را تشخیص دهد.
این سنسور زیستی، دو مولفه دارد؛ پلتفرمی جهت بررسی میزان خوانش الکتریکی و کاوشگرهایی برای تشخیص آران ای ویروس. پژوهشگران برای ابداع این پلتفرم، ابتدا کاغذ فیلتر را با لایه ای از نانوپلاکت های گرافین پوشاندند تا یک لایه رسانا ایجاد کنند.
سپس، یک الکترود طلا با طرحی از پیش تعریف شده را در قسمت بالای گرافین قرار دادند تا مانند یک صفحه تماس برای خوانش الکتریکی عمل کند. هم طلا و هم گرافین، از حساسیت و رسانایی بالایی برخوردار می باشند که باعث می شود این پلت فرم برای تشخیص تغییرات سیگنال های الکتریکی، بسیار حساس باشد.
آزمایش های کنونی کووید-۱۹ مبتنی بر آران ای، “N-gene” را در کروناویروس جستجو می کنند. پژوهشگران در این پروژه، کاوشگرهای “آنتی سنس الیگونوکلئوتید”(ASOs) را طراحی کردند تا دو ناحیه از N-gene را هدف قرار دهند. هدف قرار دادن دو ناحیه مورد نظر، قابل اطمینان بودن سنسور را در ناحیه ای که گرفتار جهش ژنتیکی می شود، تضمین می نماید. بعلاوه، نانوذرات طلا با اسیدهای نوکلئیک تک رشته ای پوشیده می شوند که یک کاوشگر فوق العاده حساس را برای تشخیص کروناویروس عرضه می دهد.
پژوهشگران پیش از این هم حساسیت کاوشگرهای سنسور را در پروژه های قبلی خود نشان داده بودند. ترکیب آران ای ویروس با این کاوشگرها، به تغییر واکنش الکتریکی سنسور منجر می شود.
پژوهشگران، عملکرد این سنسور را با استفاده از نمونه های مثبت و منفی کووید-۱۹ آزمایش کردند. سنسور در نمونه های مثبت نسبت به نمونه های منفی، افزایش قابل توجهی در ولتاژ به همراه داشت. بعلاوه، سنسور توانست آران ای ویروس را در این نمونه ها بارگذاری کند. بار ویروسی، یک شاخص کمی مهم برای توسعه عفونت است و چالشی برای اندازه گیری با استفاده از روش های تشخیصی موجود به حساب می آید.
این پلت فرم به خاطر قابلیت حمل و هزینه کم، کاربردهای گسترده ای دارد. هنگامی که این سنسور با ریزکنترل گرها، نمایشگرهای LED و یا تلفن های همراه ادغام می شود، می تواند برای مراقبت در مطب پزشک یا حتی خانه مورد استفاده قرار بگیرد. پژوهشگران پیشبینی می کنند که این پلت فرم می تواند برای تشخیص خیلی از بیماری های متفاوت فراتر از کووید-۱۹ مورد استفاده قرار بگیرد.
این پژوهش، در مجله “ACS Nano” به چاپ رسید.