پروژه دانشمند ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا برای ابداع آزمایش خانگی کووید ۱۹ با دقت بیش از ۹۰ درصد

به گزارش ایسنا و به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه پنسیلوانیا، آزمایش‌های کنونی کووید-۱۹ به پردازش آزمایشگاهی نیاز دارند؛ در نتیجه افرادی که احتمالا بیمار هستند، به آزمایشگاه می‌روند یا روزها منتظر تشخیص می‌مانند. پژوهشگران "دانشگاه پنسیلوانیا"(Penn State) به سرپرستی "آیدا ابراهیمی"(Aida Ebrahimi)، دانشمند ایرانی این دانشگاه، یک بودجه سه ساله به مبلغ ۵۹۰ هزار و ۸۰۰ دلار دریافت کرده‌اند تا یک آزمایش خانگی و مقرون به صرفه کووید-۱۹ مبتنی بر بزاق دهان ارائه دهند که به سادگی آزمایش‌های بارداری و قند خون است اما حساسیت بالاتری دارد.

این گروه پژوهشی قصد دارند ابزاری را ابداع کنند که می‌تواند نتایج آزمایش را ظرف ۳۰ دقیقه با دقت بیش از ۹۰ درصد ارائه دهد. شاید این ابزار به اندازه کافی حساس باشد که بتواند ویروس را پیش از آغاز نشانه‌های بیماری شناسایی کند.

پژوهشگران در این پروژه، ابتدا از ذرات غیرفعال کروناویروس استفاده کردند تا ویژگی‌های الکتریکی منحصر به فرد آنها را مورد بررسی قرار دهند. همه مواد نسبت به یک میدان مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند و با توجه به ویژگی‌های خود، واکنش‌های متفاوتی دارند. پژوهشگران قصد دارند این پارامترهای دقیق را برای ذرات غیرفعال ویروس به کار بگیرند تا ابزار الکتروشیمیایی مورد نظر خود را طراحی کنند.

ابراهیمی گفت: ما براساس ویژگی‌های الکتریکی ویروس، یک روش تقویت دوگانه را ارائه می‌دهیم تا به حساسیت مورد نیاز برای شناسایی مقدار کم ذرات ویروس در نمونه‌های بزاق دست پیدا کنیم. همچنین، ما روش جدیدی را برای ابداع حسگر پیشنهاد می‌کنیم که این حساسیت را بدون نیاز به ابزار پرهزینه نانوساختاربندی شده فراهم می‌کند.

به گفته ابراهیمی، این دستگاه سنجش از دو روش تقویت سیگنال برای شناسایی ذرات ویروس استفاده می‌کند که موجب می‌شوند حساسیت ابزار، بالاتر از روش‌های متداول باشد. نخستین روش، ولتاژ کمی را به واسطه مجموعه‌ای از الکترودها به کار می‌گیرد تا ذرات را به دام بیندازد. روش دوم، یک فرآیند الکتروشیمیایی موسوم به "اکسایش-کاهش"(Redox) را ایجاد می‌کند که می‌تواند سیگنال‌های تولید شده توسط ذرات به دام افتاده را تقویت کند تا به یک سطح قابل تشخیص برسند.

ابراهیمی ادامه داد: ما می‌خواهیم پیش از بروز نشانه‌های بیماری، حساسیت کافی را برای شمارش تعداد کم ویروس داشته باشیم. نهایتا هدف ما این است که مردم بتوانند بزاق خود را در خانه و پیش از تماس داشتن با سایر افراد آزمایش کنند.

پژوهشگران در مرحله بعد، از "طرح‌نگاری نوری" یا "فوتولیتوگرافی"(Photolithography) استفاده خواهند کرد که یک روش مقرون به صرفه است و از نور برای حکاکی الگوهای کوچک روی سطوح حساس به نور استفاده می‌کند. این الگوها طوری طراحی می‌شوند که ذرات ویروس مورد نظر را در نمونه بزاق هدف قرار دهند و آنها را به سوی حسگر هدایت کنند.

ابراهیمی و گروهش، از مدل‌سازی محاسباتی برای طراحی ابزار و ابداع نمونه ابتدایی استفاده خواهند کرد و سپس آن را با استفاده از ذرات غیرفعال ویروس مورد بررسی قرار خواهند داد.

پژوهشگران در فاز نهایی پژوهش، با "سورش کوچیپودی"(Suresh Kuchipudi)، استاد بالینی و سرپرست بخش میکروبیولوژی دانشگاه پنسیلوانیا همکاری کردند تا این ابزار تشخیصی را با نمونه‌های دست نخورده ویروس در آزمایشگاه او بررسی کنند.

ابراهیمی با اشاره به ریسک بالا و ظرفیت بالای بودجه این پروژه گفت: مفهوم ارائه شده در این ابزار، به کروناویروس محدود نمی‌شود. اگر اعتبارسنجی این ابزار تشخیصی موفقیت‌آمیز باشد، می‌توان از آن برای تعیین فوری میزان نشانگرهای زیستی بیماری‌هایی فراتر از بیماری‌های عفونی استفاده کرد. برای مثال، می‌توان آن را برای تشخیص آلزایمر نیز به کار برد. این پروژه، گام نخست به سوی اهداف بزرگتر به شمار می‌رود.