حسگر کاغذی اوریگامی با کارکرد تلفن همراه، زمان آزمایش بیماری‌ها را 62 درصد کاهش می‌دهد
دانشمندان دانشگاه کرنفیلد تکنیکی نوآورانه برای شناسایی نشانگرهای زیستی در فاضلاب با استفاده از حسگرهای کاغذی اوریگامی طراحی کرده‌اند. این حسگرها با دوربین تلفن همراه قابل تحلیل هستند.
این دستگاه آزمایشی سریع و مقرون به صرفه می‌تواند روش اجرای استراتژی‌های بهداشت عمومی در طول پاندمی‌های آینده را متحول کند.
ژوگن یانگ، نویسنده اصلی مقاله، به اینترستینگ اینجینیرینگ گفت: «این روش مبتنی بر شواهد، ساده و ارزان است و نیازی به نمونه‌گیری از افراد ندارد. آزمایش یک نمونه اطلاعات مربوط به افراد بسیاری در جامعه را شامل می‌شود، این کمک می‌کند تا مردم بهتر به بیماری‌های عفونی پی ببرند و احتمالاً راه‌هایی برای پیشگیری از آن بهبود یابد.»
سهولت در انجام آزمایش
ژوگن یانگ، پروفسور بایوسنسینگ و سلامت محیطی در دانشگاه کرنفیلد، رهبری توسعه این حسگرهای پیشگام را بر عهده داشته است. این نوآوری بر اساس تحقیق سال 2020 او ساخته شده است که پلتفرمی کاغذی برای شناسایی ویروس‌های SARS-CoV-2 (COVID-19)، آنفلوآنزا A و آنفلوآنزا B در فاضلاب با استفاده از چراغ UV یا دوربین تلفن همراه طراحی کرد.
پیشتر، قابل اعتمادترین روش برای تحلیل فاضلاب استفاده از آزمایش PCR بود که نیاز به آزمایشگاه‌های مرکزی و تکنسین‌های آموزش دیده داشت. در مقابل، روش جدید سریع، کاربرپسند و قابل حمل است.
نمونه‌های فاضلاب به کاغذی که به سبک اوریگامی تا شده و با واکس چاپ شده است، اعمال می‌شوند. این کاغذ با مواد شیمیایی پوشش داده شده که با نشانگرهای بیماری خاص واکنش نشان می‌دهند و یک سیگنال فلورسنت تولید می‌کنند. این سیگنال با دوربین تلفن همراه شناسایی و ثبت می‌شود و امکان جمع‌آوری و تحلیل سریع داده‌ها را فراهم می‌کند.
یانگ به IE گفت: «این نوآوری امکان تصمیم‌گیری مبتنی بر شواهد با استفاده از اپیدمیولوژی مبتنی بر فاضلاب را فراهم می‌سازد. همچنین به تصمیم‌گیران این امکان را می‌دهد تا سریعتر تصمیم بگیرند که مثلاً یک مدرسه باز یا بسته باشد. این امر در طول پاندمی اهمیت زیادی دارد و می‌تواند جان افراد بیشتری را نجات دهد و از خسارات اقتصادی جلوگیری کند.»
آزمایش بیماری ۹۰ دقیقه‌ای
یانگ این روش را به عنوان بخشی از برنامه ملی نظارت بر فاضلاب COVID-19 توسعه داد. در اوج پاندمی در سال 2021، او آزمایش‌های میدانی را در چهار هتل قرنطینه نزدیکی فرودگاه هیثرو انجام داد، و از دستگاه در زیرزمین هتل با حداقل تجهیزات استفاده کرد.
کل فرایند، از جمع‌آوری نمونه تا نتایج، کمتر از 90 دقیقه طول کشید - که به طور چشمگیری سریعتر از حدود چهار ساعت مورد نیاز برای آزمایش PCR بود. نتایج حداقل به همان اندازه دقت داشتند و با هزینه‌ای بسیار کمتر، روشی کارآمد برای ارائه هشدارهای اولیه از انتشار بیماری در جوامع ارائه می‌کردند.
وقتی از یانگ پرسیده شد که آیا این آزمایش به راحتی قابل تطبیق برای ردیابی دیگر بیماری‌های عفونی است، بله، مطلقاً. ما دیگر پاتوژن‌ها مانند مالاریا، سل، بروسلوز، ای.کولی و سالمونلا را نیز آزمایش کرده‌ایم. این یک فناوری پلتفرم است که می‌تواند برای تمامی تشخیص‌های پاتوژن‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک استفاده شود.»
درباره لجستیک و مقیاس‌پذیری این فناوری، نویسنده اصلی به ما گفت: «در حال حاضر، بیش از 70 کشور در جهان برنامه‌های نظارت بر فاضلاب منطقه‌ای، ملی و بین‌المللی را انجام می‌دهند، مانند بریتانیا، هلند و آمریکا.»
روش تحلیلی فعلی روش PCR است. حسگرهای کاغذی اوریگامی ما می‌توانند برای افزایش مقیاس، زمان و هزینه نظارت بر فاضلاب را صرفه‌جویی کنند.»
این کار با یک پتنت و یک شرکت اسپین‌آوت مرتبط است که تلاش می‌کند این فناوری را مقیاس‌پذیر کند و امیدوار است که این کمک به آدم‌ها در هر دو بخش آب و بهداشت باشد. این کار بسیاری از چالش‌های لجستیکی فعلی را حل خواهد کرد، مانند جلوگیری از نیاز به زنجیره سرد برای انتقال نمونه‌ها، و نیاز به آزمایشگاه مرکزی و افراد آموزش‌دیده توسط پاندمی.»
این آزمایش ارزان‌تر و سریعتر برای مدیریت بهداشت عمومی خواهد بود، که در شرایط کم‌منبع یا مناطق دورافتاده بسیار مفید خواهد بود، نتیجه‌گیری کرد.
این مطالعه در ژورنال Cell Reports Physical Science منتشر شده است.
