فهرست مطالب
مهندسان دانشگاه MIT و دانشگاه هاروارد یک ماسک صورت جدید طراحی کرده اند که به کمک آن می توان در حدود 90 دقیقه Covid-19 را در فردی که از این ماسک استفاده میکند تشخیص دهد.
این ماسک ها با حسگرهای کوچک و یکبار مصرف جاسازی شده اند که می توانند در سایر ماسک های صورت قرار بگیرند و همچنین می توانند برای شناسایی ویروس های دیگر نیز استفاده شوند.
مشخصات این فناوری و نوع سنسور های آن:
این فناوری همچنین می تواند برای طراحی حسگرهای پوشیدنی برای عوامل بیماری زای دیگر یا مواد شیمیایی سمی مورد استفاده قرار گیرد.
این سنسورها بر اساس ماشین آلات سلولی خشک شده با یخ ساخته شده اند که تیم تحقیقاتی قبلاً برای استفاده در کاغذهای تشخیصی ویروس هایی مانند ابولا و زیکا تهیه کرده اند.
در یک مطالعه جدید،محققان نشان دادند که سنسورها می توانند نه تنها در ماسک های صورت بلکه در لباس هایی مانند کت های آزمایشگاهی نیز استفاده شوند و راهی جدید برای نظارت بر مواجهه کارکنان مراقبت های بهداشتی با انواع عوامل بیماری زا یا تهدیدهای دیگر ارائه می دهد.
ما نشان داده ایم که می توان طیف گسترده ای از سنسورهای زیست شناسی مصنوعی را برای شناسایی اسیدهای نوکلئیک ویروسی یا باکتریایی و همچنین مواد شیمیایی سمی،از جمله سموم عصبی،منجمد کرد.
ما تصور می کنیم که این حسگرهای پوشیدنی زیستی می تواند برای اولین بار در نسل بعدی برای پرسنل مراقبت های بهداشتی و پرسنل نظامی استفاده شود.
“جیمز کالینز،استاد مهندسی پزشکی ترمیر در انستیتوی مهندسی و علوم پزشکی MIT (IMES) و گروه مهندسی زیست شناسی و نویسنده ارشد این مطالعه: حسگرهای ماسک به گونه ای طراحی شده اند که توسط فرد پوشنده و زمانی که آماده‌ی انجام آزمایش است،فعال می شوند و نتایج برای حفظ حریم خصوصی کاربر فقط در قسمت داخلی ماسک نمایش داده می شوند.
حسگرهای پوشیدنی:
حسگرهای پوشیدنی جدید و ماسک صورت تشخیصی بر اساس فناوری‌ای است که کالینز چندین سال پیش شروع به ایجاد آن کرده است.
در سال 2014،او نشان داد که پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک مورد نیاز برای ایجاد شبکه های ژنی مصنوعی که در برابر مولکول های هدف خاص واکنش نشان می دهند،میتوانند در کاغذ جاسازی شوند و از این روش برای تولید تشخیص کاغذی برای ویروس های ابولا و زیکا استفاده کرد.
کالینز طی همکاری با آزمایشگاه فنگ ژانگ در سال 2017،سیستم حسگر فاقد سلول دیگری ایجاد کرد که به آن SHERLOCK گفته می شود که مبتنی بر آنزیم های CRISPR است و اسیدهای نوکلئیک را با حساسیت بالا تشخیص دهد.
این اجزای فاقد سلول،یخ زده و خشک می شوند و طی ماه های زیادی پایدار می مانند،تا زمانی که دوباره آب رسانی شوند.
وقتی توسط آب فعال شوند،می توانند با مولکول هدف خود،که می تواند هر RNA یا توالی DNA،و همچنین انواع دیگر مولکول ها،تعامل داشته و سیگنالی مانند تغییر رنگ ایجاد کنند.
اخیراً،کالینز و همکارانش کار خود را در زمینه ترکیب این سنسورها با منسوجات با هدف ایجاد روپوش آزمایشگاهی برای کارکنان بهداشتی و سلامت یا سایر افراد در معرض عوامل بیماری زا شروع کردند.
چه نوع پارچه مناسب است؟
ابتدا،Soenksen صفحه ای از صدها نوع پارچه مختلف،از پنبه و پلی استر گرفته تا پشم و ابریشم را برای یافتن اینکه کدام یک با این سنسورها سازگار است،امتحان کرد.
وی می گوید: “در نهایت ما دو نوع را شناسایی کردیم که در صنعت مد به طور گسترده برای ساخت لباس استفاده می شود.”
“بهترین نوع ترکیبی از پلی استر و سایر الیاف مصنوعی بود.”
محققان برای ساخت حسگرهای پوشیدنی،اجزای خشک شده با یخ را در قسمت کوچکی از این پارچه مصنوعی جاسازی کردند،جایی که توسط حلقه ای از الاستومر سیلیکون احاطه شده است.
این محفظه سازی از تبخیر یا پخش شدن نمونه از حسگر/سنسور جلوگیری می کند.
محققان برای نمایش این فناوری،ژاكتی را با 30 نوع از این حسگرها تعبیه كردند.
آنها نشان دادند که یک پاشش مقدار اندکی مایع حاوی ذرات ویروسی،می تواند اجزای سلولی خشک شده با یخ را هیدراته کرده و حسگر را فعال کند.
این سنسورها/حسگرها می توانند برای تولید انواع مختلف سیگنالها از جمله تغییر رنگی که با چشم غیر مسلح دیده می شود یا سیگنال فلورسنت یا لومینسانس که با طیف سنج دستی قابل خواندن است،تولید شوند.
محققان همچنین یک طیف سنج پوشیدنی را طراحی کردند که می تواند با پارچه یکی شود و جایی قرار گرفته که می تواند نتایج را بخواند و به صورت بی‌سیم آنها را به یک دستگاه تلفن همراه منتقل کند.
ماسک صورت تشخیصی:
ماسک صورت تشخیصی:هنگامی که محققان در اواخر سال 2020 کار خود را در مورد حسگرهای پوشیدنی به پایان رساندند،Covid-19 شروع به گسترش در سراسر جهان کرد،بنابراین آنها به سرعت تصمیم گرفتند با استفاده از فن آوری خود یک تشخیص دهنده برای ویروس SARS-CoV-2 ایجاد کنند.
محققان برای تولید ماسک صورت تشخیصی خود،حسگرهای SHERLOCK را با یخ خشک در ماسک کاغذی جاسازی کردند.
همانند حسگرهای پوشیدنی،اجزای خشک شده توسط یخ،توسط الاستومر سیلیکون احاطه شده اند.
در این حالت،حسگرها در قسمت داخلی ماسک قرار می گیرند،بنابراین می توانند ذرات ویروسی در نفس شخصی که ماسک پوشیده است را تشخیص دهند.
این ماسک همچنین شامل یک مخزن کوچک آب است که با فشار یک دکمه،هنگامی که فرد آماده برای انجام آزمایش است،آزاد می شود.
این باعث هیدراته شدن اجزای خشک شده توسط یخِ حسگر SARS-CoV-2 می شود که قطرات نفس جمع شده داخل ماسک را تجزیه و تحلیل می کند و در عرض 90 دقیقه نتیجه ایجاد میکند.
نگوین می گوید: “این آزمایش به اندازه تست های PCR با حساسیت بالا،حساس است،اما به اندازه آزمایش های آنتی ژنی که برای آنالیز سریع Covid-19 استفاده می شود،سریع است.”
نمونه های اولیه:
دارای حسگرهایی در قسمت داخلی ماسک برای تشخیص وضعیت کاربر و همچنین سنسورهایی است که در قسمت بیرونی لباس برای تشخیص قرار گرفتن در معرض محیط قرار دارند.
محققان همچنین می توانند حسگرهای سایر عوامل بیماری زا از جمله آنفلوانزا،ابولا و زیکا یا سنسورهایی را که برای شناسایی عوامل عصبی ارگانوفسفات ایجاد کرده اند،تعویض کنند.
محققان اختراع این فناوری را ثبت کرده اند و آنها اکنون امیدوارند که برای توسعه بیشتر حسگرها با یک شرکت همکاری کنند.
کالینز می گوید،ماسک صورت به احتمال زیاد اولین کاربردی است که می تواند در دسترس بشود.
“من فکر می کنم ماسک صورت احتمالاً پیشرفته ترین و نزدیکترین به یک محصول است.
ما علاقه مندان زیادی از گروههای خارجی داشته ایم که می خواهند از نمونه اولیه ما استفاده و آنها را به یک محصول مصوب و به بازار عرضه شده تبدیل کنند.”
گرداورنده: مریم جلالی
مترجم: زهرا محمدی
منبع: Sciencedaily
منابع تصاویر: phys.org / wsj.com / merriam-webster
همچنین بخوانید: تله ای برای به دام انداختن ویروس کرونا
