יש לך כאב גרון והרניחים? העלייה האחרונה של בדיקות מהירות בבית הקלה על הגלות אם יש לך מחלה קשה כמו COVID-19 או סתם מגע של אלרגיות באביב.
אך למרות שהם מהירים ונוחים, בדיקות אלה בבית פחות רגישות מאלו הקיימות במשרד הרופא, כלומר אתה עדיין יכול לבדוק שלילי גם אם אתה נגוע.
פיתרון עשוי להגיע בצורה של טכנולוגיית ביו-סנסינג חדשה בעלות נמוכה העלולה לבצע בדיקות מהירות בבית עד פי מאה יותר לרגישות לנגיפים כמו COVID-19. האבחון יכול להרחיב סינון מהיר לתנאים מסכנים חיים אחרים כמו סרטן הערמונית וספסיס.
הבדיקה, שנוצרו על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, משלבת תהליך אידוי טבעי שנקרא "אפקט טבעת הקפה" עם פלסמוניקה ו- AI לאיתור סמנים ביולוגיים של מחלות עם דיוק מדהים תוך דקות ספורות.
"טכניקה פשוטה ועם זאת יעילה יכולה להציע תוצאות מדויקות ביותר בשבריר מהזמן בהשוואה לשיטות אבחון מסורתיות", אמר קמיאר ברוזי, שסיים לאחרונה דוקטורט. במערכות מיקרו-אלקטרומכניות וננו-הנדסה ב- UC ברקלי. "העבודה שלנו סוללת את הדרך לאבחון נגיש ונגיש יותר, במיוחד בהגדרות משאבים נמוכים."
הטכנולוגיה פותחה בתמיכת מימון זרעים ממכון Citris ו- Banatao ב- UC ברקלי ומתוארת במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Communications.
שילוב טבעות קפה וננו -חלקיקים
התבונן מקרוב על כל כתם קפה או יין, ותוכל לראות כי מתווה הכתם כהה בהרבה מהפנים. זה נובע מתופעה פיזית הנקראת אפקט טבעת הקפה: כאשר טיפת נוזלים מתאדה, היא מייצרת זרימה הדוחפת חלקיקים תלויים לעבר קצה הטיפה. אם החלקיקים הם פיגמנטיים, מכיוון שהם בקפה ויין, הכתם המתקבל יהיה כהה יותר סביב השפה מאשר באמצע.
בשנת 2020 פיתח ברוזי חיישן ביו-סנסור לגילוי COVID-19 כאשר הבחין כי טיפות מהפתרון הניסיוני שלו משאירות כתמים בצורת טבעת כשהם מתייבשים. הוא הבין שניתן להשתמש באפקט טבעת קפה זה כדי לרכז בקלות חלקיקים של נגיף COVID-19, מה שמקל על הגילוי שלהם.
"הבנו שנוכל להשתמש באפקט טבעת הקפה הזה כדי לבנות משהו אפילו טוב יותר ממה שיצאנו ליצור בתחילה", אמר ברוזי.
טכנולוגיית הבדיקה המהירה משתמשת בחלקיקים זעירים הנקראים חלקיקים פלסמוניים המפורסמים עם אור בדרכים ייחודיות. כדי לערוך את הבדיקה, משתמש מוסיף תחילה טיפת נוזלים המכילה חלבונים רלוונטיים למחלות – כמו למשל לחיים או ספוגית האף – לקרום. כאשר הטיפה מתייבשת, היא מרכזת כל סמנים ביולוגיים של מחלה בטבעת הקפה. לאחר מכן המשתמש מוסיף טיפה שנייה המכילה ננו -חלקיקים פלסמוניים אשר הונדסו כדי להיצמד לסמנים הביולוגיים של המחלה. אם הסמנים הביולוגיים קיימים, חלקיקי הננו יצטברו בדפוסים מסוימים המשנים את האופן בו אור מתקשר עם הממברנה. ניתן לאתר שינוי זה על ידי עין או באמצעות אפליקציית סמארטפון המונעת על ידי AI.
הטכנולוגיה נותנת תוצאות בפחות מ- 12 דקות והיא רגישה פי 100 יותר באיתור COVID-19 מאשר בדיקות שוות ערך.
אחד מחלבוני המפתח שאנו יכולים לאתר בשיטה זו הוא סמן ביולוגי של אלח דם, תגובה דלקתית מסכנת חיים לזיהום חיידקי שיכול להתפתח במהירות אצל אנשים מעל גיל 50. כל שעה היא קריטית, אך טיפוח חיידקים לקביעת מקור הזיהום יכול לקחת מספר ימים. הטכניקה שלנו יכולה לעזור לרופאים לאתר אלח דם תוך 10 עד 15 דקות. "
ליווי לין, סופר בכיר, פרופסור מכובד להנדסת מכונות ב- UC ברקלי
החוקרים יצרו אב-טיפוס של ערכת בדיקות ביתית, בדומה לערכות בדיקות קובידיות בבית, הכוללות רכיבים מודפסים בתלת מימד שיעזרו להנחות את מיקום הדגימה והטיפות הפלסמוניות.
"במהלך מגיפת Covid-19, הסתמכנו על בדיקות בבית כדי לדעת אם היינו נגועים או לא," אמר לין. "אני מקווה שהטכנולוגיה שלנו מקלה ונגישה יותר לאנשים להקרין באופן קבוע מצבים כמו סרטן הערמונית מבלי לעזוב את הבית."
מחברים משותפים נוספים של המחקר כוללים את זאהרה חודבאצ'שי פרד, צ'ון-מינג צ'ן, פישנג הוא ומייגן טנג מ- UC ברקלי.
