دستگاهی جدید برای شناسایی سطوح بسیار کمی از نوروویروس، از تلفن هوشمند و یک تراشه‌ی کاغذی میکروسیالی استفاده می‌کند.
نوروویروس یک ویروس بسیار مسری است که سالانه در ایالات متحده، باعث ایجاد ۱۹ تا ۲۱ میلیون از موارد التهاب حاد دستگاه گوارش می‌شود.
در واقع، نوروویروس‌ها علت اصلی بیماری‌های ناشی از غذا در ایالات متحده هستند.
هم‌چنین نوروویروس باعث حداکثر ۱.۹ میلیون مورد مراجعه به بیمارستان و ۴۰۰ هزار مورد مراجعه به اورژانس است. این فرآیند برای ایالات متحده باعث حدود ۲ بیلیون دلار هزینه در مراقبت‌های بهداشتی و از دست دادن بهره‌وری شغلی می‌شود.
این ویروس می‌تواند در مقادیر بسیار کم، مسری باشد؛ وجود تنها ۱۰ ذره‌ی ویروسی برای ایجاد یک عفونت کافی است!
بنابراین محققان دانشگاه Arizona در Tucson، تصمیم گرفتند راهی موثر را برای شناسایی مقادیر بسیار کمی از ویروس ابداع کنند.
سه محقق با همکاری یکدیگر، رهبری این پروژه را بر عهده داشتند: Jeong-Yeol Yoon از دپارتمان مهندسی بیوشیمی دانشگاه Arizona؛ Soo Chung، محقق دکتری در آزمایشگاه Yoon و Kelly A. Reynolds، کرسی دپارتمان جامعه، محیط زیست و سیاست در کالج سلامت عمومی Mel & Enid Zuckerman در دانشگاه Arizona.
Yoon این مطالعه را در همایش American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition در San Diego ارائه داد و مقاله‌ی آن در مجله‌ی ACS Omega به چاپ رسیده است.
نحوه‌ی کار این دستگاه ارزان و سریع چیست؟
این ویروس می‌تواند به سرعت از طریق آب گسترش یابد. دستگاه‌های کنونی برای شناسایی نوروویروس، نیازمند آزمایشگاه و طیفی از میکروسکوپ‌ها، لیزرها و طیف‌سنج‌های گران‌قیمت است. این دستگاه‌ها ابزارهایی برای اندازه‌گیری انواعی از تابش‌ها و طول موج‌ها هستند.
در روش جدید، محققان از مواد ساده‌ای از جمله کاغذ و تلفن هوشمند استفاده کردند. Chung بیان می‌کند که چگونه کاغذ می‌تواند به یک تراشه‌ی میکروسیالی تبدیل شود.
او می‌گوید:
ماد‌ه‌ی اولیه‌ی کاغذ، بسیار ارزان و نگهداری آن آسان است و ما می‌توانیم به راحتی این تراشه‌ها را بسازیم.
هم‌چنین ساختار فیبری کاغذ اجازه می‌دهد تا مایعات به طور خودبخودی و بدون استفاده از پمپ جریان یابند؛ سایر تراشه‌ها، از جمله تراشه‌های سلیکونی، معمولا نیاز به پمپ دارند.
در حالت معمولی، دانشمندان نحوه‌ی بازتاب نور را در یک نمونه، با استفاده از طیف‌سنجی اندازه‌گیری می‌کنند؛ ولی ساختار غیرهمگن (متخلخل) کاغذ به همراه کدورت نوری آن، باعث پراکندگی زمینه و بازتاب نور می‌شود
محققان برای غلبه بر این مانع، روشی را تهیه کردند که در آن به جای اندازه‌گیری شدت نور، مهره‌های فلورسنت را شمارش کردند.
این روش شامل اضافه کردن آب به یک انتهای تراشه‌ی میکروسیالی کاغذی و اضافه کردن مهره‌های فلورسنت پلی استیرنی به یک انتهای دیگر است.
هر کدام از این مهره‌های کوچک به یک آنتی‌بادی متصل شده است که با ویروس مبارزه می‌کند. اگر نوروویروس در آب حضور داشته باشد، آنتی‌بادی‌های متنوعی برای حمله به سراغ آن می‌روند، خودشان را به ذرات ویروسی متصل می‌کنند و یک توده‌ی فلورسنت تشکیل می‌دهند.
Yoon بیان می‌کند:
ذرات نوروویروس و هم‌چنین آنتی‌بادی‌ها آنقدر کوچک هستند که نمی‌توان با میکروسکوپ تلفن هوشمند از آن‌ها عکس‌برداری کرد؛ ولی اگر دو، سه یا تعداد بیشتری از این مهره‌ها به هم متصل شوند، نشان‌دهنده‌ی این است که نوروویروس در محیط وجود دارد و این فرآیند باعث تجمع ذرات می‌شود.
توده‌های مهره به اندازه کافی بزرگ است که یک تلفن هوشمند بتواند آن‌ها را انتخاب کرده و از آن‌ها عکس بگیرد. هم‌چنین محققان یک برنامه‌ی تلفن هوشمند طراحی کرده‌اند که تعداد ذرات نوروویروس را در نمونه می‌شمارد.
Yoon می‌گوید:
نیاز نیست برای راه‌اندازی این دستگاه یک دانشمند یا مهندس باشید! تجزیه و تحلیل به صورت اتوماتیک توسط برنامه‌ی تلفن هوشمند انجام خواهد شد؛ بنابراین تنها نگرانی شما در مورد بارگذاری نمونه‌ی آب بر روی تراشه خواهد بود.
هم‌چنین این دستگاه ارزان است و گران‌ترین قطعه‌ی آن کم‌تر از ۵۰ دلار قیمت دارد.
Reynolds می‌گوید:
پیشرفت راه‌های شناسایی سریع ویروس‌های انسانی در آب برای محافظت از سلامت عمومی، ضروری است.
این فن‌آوری سریع و کم‌هزینه برای نظارت بر کیفیت آب، می‌تواند ابزاری تحول‌آمیز برای کاهش میزان بیماری‌های محلی و جهانی باشد.
Kelly A. Reynolds
