حسگر پوشیدنی کرونا که با روش خشک سازی انجمادی تولید می شود

معمولا پوشیدنی‌ها با مچبند‌ها و ردیاب‌های سلامت شناخته می‌شوند. اما چه می‌شود اگر فناوری حسگرها در پارچه و منسوجات ترکیب شود؟ دانشمندان موسسه Wyss در Harvard با همکاری دانشمندان MIT راهی برای داخل کردن واکنش‌های بیوشیمیایی در منسوجات یافته‌اند و از آن برای تشخیص میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا(در حال حاضر SARS-CoV-2)  استفاده کردند. این فناوری در ۹۰ دقیقه نتیجه‌ای با دقت آزمون‌های پلیمراز کنونی(PCR) برای تشخیص بیماری دارد.‍ نتیجه این پژوهش در Nature Biotechnology به چاپ رسیده است. در ادامه این مقاله از مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی به کاربردها و نحوه عملکرد این فناوری اشاره خواهیم کرد.

حسگر پوشیدنی کرونا که با روش خشک سازی انجمادی تولید می شود

خصوصیات و کاربردهای حسگر wFDCF موسسه Wyss

Peter Nguyen یک پژوهشگر در موسسه Wyss است که در این کار شراکت داشته است. به عقیده وی روش به کار گرفته شده در این پژوهش را می‌توان با انواع پوشیدنی‌ها ترکیب کرد. روش‌های دیگری که تا کنون ارائه شده است با قرار دادن سلول‌های زنده داخل پوشیدنی کار می‌کند. پس در واقع کاربر یک آکواریوم زنده را می‌پوشد. هیچکس دوست ندارد این آکواریوم بشکند چون در این صورت این ارگان‌های بیماری زا وارد بدن کاربر می‌شوند. از دیگر محاسن این حسگر کار در دمای اتاق و خارج آزمایشگاه است.

از چالش‌های این پژوهش گیرانداختن قطرات مایع در داخل ساختاری انعطاف‌پذیر و سازگار است که در عین حال مانع تبخیر مایع نیز بشود. اما نتیجه نهایی بدون قطعات الکترونیکی کار می‌کند و هزینه کمی نیز برای ساخت خواهد داشت. همچنین ترکیب آن با سایر سامانه‌ها بسیار ساده است. فناوری اصلی را می‌توان در لباس‌های پرسنل درمان،‌ یا کارمندان امداد و نجاتی ترکیب کرد که برای پاکسازی و کمک وارد محیط‌های به شدت آلوده می‌شوند. حتی برای تشخیص انواع سموم و گازهای مضر نیز می‌توان از این فناوری استفاده کرد.

حسگر پوشیدنی کرونا که با روش خشک سازی انجمادی تولید می شود

پیشینه حسگرهای wFDCF پوشیدنی

پیش از همه گیری کرونا این پژوهشگران فناوری خود را برای ویروس Zika امتحان کردند. اما با همه‌گیری کرونا تصمیم گرفتند این فناوری را برای نیازهای کنونی بهینه کنند. فناوری آنان wearable freeze-dried cell-free یا wFDCF نامیده می‌شود. فرآیند Freeze-Drying یا خشک کردن انجمادی شامل خارج کردن آب از ساختار ماده در دمای پایین است. در بیشتر مواقع خشک کردن با تبخیر آب صورت می‌گیرد اما این فرآیند به دمای بالا نیاز ندارد. دانشمندان با این فرآیند ماشین‌های مولکولی سلول را که برای خواندن DNA و تولید RNA به کار می‌رود به صورت خشک استخراج کردند. این مواد برای مدت طولانی پایدار هستند و فعالسازی آن‌ها تنها با افزودن آب ممکن است. بنابراین با استفاده از مدارهای مصنوعی زیستی می‌توان بیوحسگرهایی ساخت که در حضور مواد مورد نظر سیگنالی تولید کنند.

استفاده از فناوری wFDCF برای تشخیص  COVID-19

گروه برای کمک به حل شرایط ایجاد شده با همه گیری کرونا کار خود را از سال ۲۰۲۰ و در شرایط قرنطینه خانگی و با اعمال فاصله‌گذاری شدید شروع کرد. آنان تصمیم گرفتند فناوری wFDCF را در ماسک‌های تنفسی ترکیب کنند تا بتوان ویروس SARS-CoV-2 را تشخیص داد. گاها اعضای گروه تجهیزات غیر زیستی را به منزل می‌بردند و کار ساخت را در خانه انجام می‌دادند. به این شکل آنان از کارکرد فناوری خود در شرایط واقعی اطمینان حاصل کردند. آنان از فناوری‌های سایر گروه‌ها نیز کمک گرفتند. نهایتا فناوری حاصل شامل سه واکنش شیمایی بود که با آزاد شدن آب از یک مخزن (با فشردن یک دکمه) آغاز می‌شد.

حسگر پوشیدنی کرونا که با روش خشک سازی انجمادی تولید می شود

نخستین واکنش شیمیایی پوسته ویروس SARS-CoV-2 را باز می‌کند تا RNA در دسترس قرار گیرد. قسمت دوم یک واکنش تقویت کننده است و در طی آن قسمت‌هایی از ژن که سبب ساخت پروتئین Spike (این پروتئین در نفوذ ویروس به سلول‌های میزبان نقش مهمی دارد) می‌شود را با تعداد بالا کپی برداری می‌کنند. نهایتا از یک فناوری بر پایه CRISPR با نام SHERLOCK برای تشخیص این پروتئین‌ها استفاده می‌شود. اگر پروتئین‌های Spike حاضر باشند یک پروب مولکولی خاص به دو قسمت تقسیم می‌شود که در نهایت با گذر از حسگر حضور آن‌ها به کاربر اعلام می‌شود. اینکه پروتئین Spike در نفس کاربر تشخیص داده شود یا نه مستقیما به ابتلا یا عدم ابتلای فرد به کرونا بستگی دارد. در نهایت این ابزار به صورت یک چسب با دو نوار به کاربر عرضه می‌شود. پر رنگ شدن یا نشدن خطوط این چسب برای تشخیص نهایی مهم است.

تا به امروز این روش از معدود روش‌هایی است که با دقت آزمایش‌های RT-PCR کار می‌کند و در دمای اتاق، بدون نیاز به تجهیزات سرمایشی یا گرمایشی و خارج از آزمایشگاه تشخیص کرونا را ممکن می‌کند.


تولید انرژی در طول خواب به وسیله چسب نواری روی نوک انگشتان
رابط پوشیدنی مغز و ماشین نیت ها را به عمل تبدیل میکند


منبع: robohub

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *