تشخیص بیماری‌های کشنده در ۱۲ دقیقه با اثر حلقه قهوه
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، معلوم شد که لکه‌های قهوه و آزمایش‌های پزشکی پیشرفته اشتراکات زیادی دارند.
یک فناوری جدید تشخیصی خانگی که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، توسعه داده شده است، از همان فیزیک حلقه‌های قهوه برای افزایش چشمگیر حساسیت آزمایش‌های سریع استفاده می‌کند.
لکه قهوه یا شراب اغلب حلقه‌ای تیره‌تر در اطراف لبه‌ها نسبت به مرکز ایجاد می‌کند، پدیده‌ای که به عنوان «اثر حلقه قهوه» شناخته می‌شود. با تبخیر یک قطره، ذرات به سمت بیرون هل داده می‌شوند و آنها را در امتداد لبه متمرکز می‌کنند.
جایی که لکه‌ها با علم تلاقی می‌کنند
تیم دانشگاه برکلی متوجه شد که می‌تواند از این فرآیند طبیعی برای متمرکز کردن نشانگر‌های بیماری در یک نمونه آزمایشی استفاده کند و تشخیص آنها را آسان‌تر کند.
نتیجه، دستگاهی کم‌هزینه و آسان برای استفاده است که تا ۱۰۰ برابر حساس‌تر از آزمایش‌های خانگی کووید-۱۹ فعلی است و می‌تواند روزی به تشخیص بیماری‌های تهدیدکننده زندگی مانند سپسیس و سرطان پروستات تنها در ۱۲ دقیقه کمک کند.
این نوآوری «اثر حلقه قهوه» را با نانوذرات پلاسمونیک و یک برنامه مبتنی بر هوش مصنوعی ترکیب می‌کند تا مقادیر ناچیزی از نشانگر‌های زیستی بیماری را در یک قطره واحد تشخیص دهد.
وقتی نمونه خشک می‌شود، پروتئین‌های هدف را در لبه حلقه متمرکز می‌کند. سپس نانوذرات ویژه‌ای اضافه می‌شوند که به این پروتئین‌ها متصل می‌شوند و الگو‌های نوری ایجاد می‌کنند که می‌توانند به صورت بصری یا از طریق تلفن هوشمند شناسایی شوند.
کامیار بهروزی، که اخیراً مدرک دکترای خود را از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، دریافت کرده است، گفت: «این تکنیک ساده، اما مؤثر می‌تواند در مقایسه با روش‌های تشخیصی سنتی، نتایج بسیار دقیقی را در کسری از زمان ارائه دهد.»
«کار ما راه را برای تشخیص‌های مقرون‌به‌صرفه‌تر و در دسترس‌تر، به‌ویژه در محیط‌های کم‌درآمد، هموار می‌کند.
این آزمایش سریع با استفاده از نانوذرات پلاسمونیک، ذرات ریزی که به روش‌های متمایزی با نور تعامل دارند، کار می‌کند.
حلقه‌ها، نور و منطق
برای شروع، کاربر یک قطره مایع، مثلاً از طریق سواب بینی یا گونه، را روی یک غشاء قرار می‌دهد. با خشک شدن قطره، به طور طبیعی هر پروتئین مرتبط با بیماری به سمت لبه بیرونی کشیده می‌شود و یک الگوی حلقه‌ای قهوه‌ای متمرکز تشکیل می‌دهد.
سپس قطره دوم، این بار حاوی نانوذرات مهندسی‌شده‌ی ویژه، اضافه می‌شود. این نانوذرات برای اتصال به نشانگر‌های زیستی بیماری طراحی شده‌اند.
اگر نشانگر‌های زیستی وجود داشته باشند، ذرات در الگو‌هایی خوشه‌بندی می‌شوند که نحوه بازتاب نور از غشا را تغییر می‌دهند، تغییری که می‌توان آن را با چشم غیرمسلح دید یا از طریق یک برنامه تلفن هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی تشخیص داد.
لیوی لین، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «یکی از پروتئین‌های کلیدی که ما می‌توانیم با این روش تشخیص دهیم، نشانگر زیستی سپسیس است، یک پاسخ التهابی تهدیدکننده زندگی به عفونت باکتریایی که می‌تواند به سرعت در افراد بالای ۵۰ سال ایجاد شود.»
«هر ساعت حیاتی است، اما کشت باکتری برای تعیین منبع عفونت می‌تواند چند روز طول بکشد. تکنیک ما می‌تواند به پزشکان کمک کند تا سپسیس را در ۱۰ تا ۱۵ دقیقه تشخیص دهند.»
محققان یک کیت آزمایش خانگی نمونه اولیه، دقیقاً مانند آزمایش‌های کووید خانگی موجود، توسعه داده‌اند که شامل اجزای چاپ سه‌بعدی برای راهنمایی کاربران در قرار دادن دقیق نمونه و قطرات پلاسمونیک است.
لین گفت: «در طول همه‌گیری کووید-۱۹، ما برای اطلاع از ابتلا یا عدم ابتلا به ویروس، به آزمایش‌های خانگی متکی بودیم.»
«امیدوارم فناوری ما، غربالگری منظم بیماری‌هایی مانند سرطان پروستات را بدون ترک خانه برای افراد آسان‌تر و قابل دسترس‌تر کند.»
این یافته‌ها در مجله Nature Communications منتشر شده است.