חוקרים מאוניברסיטת קרנפילד פיתחו שיטה חדשה וחדשנית לזיהוי סמנים ביולוגיים בשפכים באמצעות חיישני נייר אוריגמי, המאפשרת מעקב אחר מחלות זיהומיות באמצעות המצלמה בטלפון נייד. מכשיר הבדיקה החדש הוא זול ומהיר ועשוי לשנות באופן דרמטי את אופן הכוונה של אמצעי בריאות הציבור בכל מגיפה עתידית.
שפכים היא דרך מפתח לעקוב אחר זיהומים
בדיקת שפכים היא אחת הדרכים העיקריות להעריך את השכיחות של מחלות זיהומיות באוכלוסיות. חוקרים לוקחים דגימות ממפעלי טיהור מים שונים ברחבי הארץ ומשתמשים בתוצאות כדי להבין באילו אזורים יש כיום שיעורי ההדבקה הגבוהים ביותר. השיטה שימשה במגיפת COVID-19 כדי לעקוב אחר שיעורי ההידבקות בקהילה ולכוון אמצעי בריאות הציבור.
ז'וגן יאנג, פרופסור לחישה ביולוגית ובריאות סביבתית באוניברסיטת קרנפילד, הוביל את פיתוח חיישני הזקיף. זה מתבסס על מחקר שערך בשנת 2020 לפיתוח בדיקה לזיהוי SARS-CoV-2 (הידוע בכינויו COVID-19), שפעת A ושפעת B בשפכים באמצעות פלטפורמה מבוססת נייר ולפיד UV או מצלמת טלפון נייד.
עד כה, הדרכים המדויקות ביותר לבדיקת דגימות שפכים היו שיטות כמו בדיקת תגובת שרשרת הפולימראז (PCR) אשר חייבת להתבצע במעבדות מרכזיות על ידי צוות מיומן היטב. כלומר, דגימות נאספות, מאוחסנות ומועברות בשרשרת קירור למקום המעבדה לפני עיבודן, דבר שיכול להימשך מספר ימים והוא יקר יחסית.
בדיקה מבוססת נייר מקופלת 'אוריגמי' נקראת באמצעות הטלפון הנייד
שיטת הבדיקה החדשה מהירה, ידידותית וניידת. דגימות שפכים מונחות על דף נייר מודפס בשעווה המקופל בסגנון 'אוריגמי'. הנייר מכיל כימיקלים המגיבים לסמני מחלה מסוימים, וגורמים להופעת צבע ניאון. באמצעות מצלמת טלפון נייד, ניתן לקרוא את התוצאות ולאסוף נתונים במהירות
פרופסור יאנג פיתח את השיטה החדשה כחלק מהתוכנית הלאומית למעקב אחר שפכים של COVID-19. בשנת 2021, בשיאה של המגיפה, הוא ביצע בדיקות שטח באמצעות הבדיקה בארבעה מלונות בהסגר סביב נמל התעופה הית'רו. כל תהליך הדגימה לתשובה ארך פחות מ-90 דקות לעומת כארבע שעות עבור בדיקת PCR, כאשר הבדיקות נערכו במרתף של אחד המלונות באמצעות ציוד מינימלי. התוצאות הראו שהמכשיר החדש הזה נותן תוצאות מדויקות לפחות כמו בדיקת ה-PCR אך בעלות נמוכה בהרבה ויכול לספק אזהרה מוקדמת על מחלות בקהילה. המכשיר שימושי במיוחד עבור אזורים עם משאבים מוגבלים בגלל קלות השימוש, העלות הנמוכה והתוצאות המהירות שלו.
במהלך COVID-19 הוכחנו שניתוח מהיר של שפכים בקהילה הוא דרך יעילה באמת לעקוב אחר מחלות זיהומיות ולעזור בניהול בריאות הציבור. הבדיקה הפשוטה שפיתחנו עולה רק £1 ומשתמשת בפונקציית המצלמה הנפוצה בטלפון נייד, מה שהופך אותה לנגישה בקלות. זה יכול להיות מחליף משחק אמיתי בכל הנוגע לניבוי שיעורי מחלות ושיפור בריאות הציבור מול מגיפות עתידיות".
ז'וגן יאנג, פרופסור לחישה ביולוגית ובריאות סביבתית, אוניברסיטת קרנפילד
המכשיר הוצג במוזיאון המדע של לונדון מתוך הכרה בתרומתו לתוכנית הלאומית למעקב אחר מי שפכים במהלך מגיפת COVID-19.
המשך הפיתוח של המבחן ממומן על ידי תכנית מנהיגות המחקר של Leverhulme Trust ומענק מהמועצה למחקר ביוטכנולוגיה וביולוגית. בעתיד, זה עשוי לשמש למעקב אחר וריאנטים חדשים ולעזור לקבוע אם הווריאציה עדיין מתפשטת בקהילה, כמו גם לנטר עמידות לאנטי-מיקרוביאלית מנקודת מבט בריאותית אחת.
חיישן זקיף מיקרו-נוזל מנייר מאפשר מעקב מהיר ובאתר של שפכים במסגרות קהילתיות פורסם בכתב העת Cell Reports Physical Science, וכן מעורבים מדענים מאוניברסיטת גלזגו ומאוניברסיטת ג'ג'יאנג בסין.
