محققان این پروژه سنسور جدیدی ساخته اند که نیازی به آماده سازی نمونه ندارد و به تجربه کمتری نیاز دارد. این سنسور با چنین قابلیت هایی نسبت به روش های تست فعلی به ویژه تست های پیشرفته مزایای قابل توجهی دارد.
ایشان بارمن، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه جانز هاپکینز و یکی از محققان این پروژه می گوید: «یک قطره بزاق به داخل دستگاه می ریزد و نتیجه منفی یا مثبت دارد. نکته مهم این است که این روش نیازی به تغییرات شیمیایی مانند برچسب گذاری مولکولی یا عامل دار کردن آنتی بادی ندارد. این بدان معناست که این سنسور در نهایت می تواند در دستگاه های پوشیدنی استفاده شود.
وی افزود: این فناوری جدید می‌تواند بر محدودیت‌های آزمایش‌های فعلی کووید-۱۹ غلبه کند، اما هنوز در بازار موجود نیست.
آزمایش “واکنش زنجیره ای پلیمراز” (PCR) بسیار دقیق است، اما نیاز به یک فرآیند پیچیده آماده سازی نمونه دارد و ممکن است ساعت ها تا چند روز طول بکشد تا نتایج در آزمایشگاه ایجاد شود. به عبارت دیگر، آزمایشات سریع برای وجود آنتی ژن موفقیت کمتری را در تشخیص زودهنگام عفونت های اولیه و بدون علامت نشان می دهد و ممکن است با نتایج اشتباه همراه باشد.
حسگر جدید محققان دانشگاه جان هاپکینز دارای حساسیت تست PCR و سرعت تست آنتی ژن است. در آزمایش اولیه، سنسور دقت 92 درصدی را در تشخیص ویروس کرونا در نمونه‌های بزاق نشان داد و نتایج با نتایج PCR قابل مقایسه بود. این حسگر همچنین موفقیت قابل توجهی در شناسایی سریع سایر ویروس ها از جمله “ویروس آنفولانزای نوع A H1N1” و “زیکا” نشان داد.
این حسگر مبتنی بر فناوری‌هایی مانند «لیتوگرافی نانوامپرینت»، «رامان پیشرفته سطح متوسط» (SERS) و یادگیری ماشین است. از این سنسور می توان برای تست انبوه به صورت تراشه های یکبار مصرف بر روی سطوح سخت یا انعطاف پذیر استفاده کرد.
Femia، فناوری توسعه یافته در آزمایشگاه دیوید گراسیاس، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه جانز هاپکینز، رمز موفقیت این روش است. در این روش، بزاق بر روی ماده نمونه قرار می گیرد و با کمک دوربین دوچشمی سطحی تقویت شده رامان، که از نور لیزر برای بررسی نحوه ارتعاش مولکول های نمونه استفاده می کند، آنالیز می شود.
از آنجایی که فناوری نانوساختار FEMIA سیگنال رامان ویروس را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد، سیستم می تواند به سرعت حضور ویروس را تشخیص دهد. حتی اگر فقط اثرات جزئی در نمونه وجود داشته باشد. یکی دیگر از نوآوری های مهم این سیستم استفاده از الگوریتم های پیشرفته یادگیری ماشینی برای تشخیص سرنخ های بسیار کوچک در داده های طیف سنجی است که به محققان امکان می دهد تا حضور ویروس و چگالی آن را به دقت تعیین کنند.
دبادریتا پریا، محقق ارشد این پروژه گفت: «تشخیص نوری آزاد شده، همراه با یادگیری ماشینی، به ما این امکان را می‌دهد که تنها پلتفرمی باشیم که می‌تواند طیف وسیعی از ویروس‌ها را که حساس‌تر، انتخاب‌کننده‌تر و سریع‌تر هستند، آزمایش کنیم.»
مواد حسگر را می توان روی هر نوع سطحی قرار داد. از دستگیره در و درب ورودی گرفته تا ماسک و پارچه.
Gracias گفت: «با این فناوری نانو، ما حسگرهای بسیار دقیق، قابل تنظیم و اندازه‌گیری برای تشخیص Quaid-19 ایجاد کرده‌ایم که می‌تواند نه تنها در حسگرهای زیستی مبتنی بر تراشه، بلکه در دستگاه‌های پوشیدنی نیز استفاده شود. مهم.
وی افزود: شاید بتوان از این حسگر بر روی یک دستگاه دستی برای تشخیص سریع مکان های شلوغ مانند فرودگاه ها یا استادیوم ها استفاده کرد.
بارمن گفت: پلت فرم ما فراتر از همه گیری کووید-19 فعلی است. ما می توانیم از آن برای شناسایی ویروس های مختلف استفاده کنیم. برای مثال، می‌توانیم از این برای تشخیص ویروس کرونا از زیرگروه H1N1 ویروس آنفولانزای A استفاده کنیم. این یک مشکل بزرگ است که با آزمایش های سریع فعلی قابل تشخیص نیست.
این تیم تحقیقاتی در حال ادامه تحقیقات خود برای گسترش کاربرد این فناوری با استفاده از مثال های مختلف است.
این مطالعه در مجله NanoLetters منتشر شد.
46