اکنون که اپیدمی جدید پنومونی تاج به پایان نرسیده است، برای سفر عادی، آزمایش اسید نوکلئیک رایج شده است. در حال حاضر، تشخیص اسید نوکلئیک کروناویروس جدید عمدتاً از سواب‌های نازوفارنکس، با استفاده از PCR کمی فلورسانس، یعنی فناوری واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) استفاده می‌کند و زمان تشخیص معمولاً 2-24 ساعت است.
▲تصویر از: دولت مردمی استان ژجیانگ
تقاضای فزاینده برای سفر و اپیدمی مداوم، که زمان آزمایش کوتاهی نیست، فشار زیادی بر آزمایش اسید نوکلئیک کروناویروس جدید وارد کرد. بنابراین در صورت اطمینان از صحت نتایج، تشخیص سریعتر ضروری است.
اخیراً، تیم تحقیقاتی دانشگاه فودان، لیو یونچی، وی داچنگ و دیگران یک نتیجه تحقیقاتی را در مجله "مهندسی زیست پزشکی طبیعت" (یک شماره فرعی از مجله "طبیعت"، مهندسی زیست پزشکی طبیعت) منتشر کردند. تجهیزات و روش جدید تشخیص تاج توسعه یافته می تواند نتایج تشخیص اسید نوکلئیک را در عرض 5 دقیقه با دقت بالاتر به دست آورد.
در روش رایج تشخیص واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، اسید نوکلئیک (RNA) کروناویروس جدید نیاز به رونویسی معکوس به DNA دارد، بنابراین، در تشخیص اسید نوکلئیک، اگر غلظت ویروس خیلی کم باشد، بر روی دقت نتایج تشخیص
▲ تصویر از: مردم روزانه آنلاین
در مقاله منتشر شده توسط تیم تحقیقاتی دانشگاه فودان ذکر شده است که سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) بسیار یکپارچه، کوچک، ارزان و کارآمد هستند و امکان‌سنجی تجاری دارند. اما حسگرهای زیستی مبتنی بر MEMS، NEMS و FET برای حفظ حساسیت در برخی موارد تلاش می کنند.
بنابراین، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه فودان، یک تراشه حسگر ترانزیستور را بر اساس MolEMS (سیستم‌های الکترومکانیکی مولکولی) توسعه دادند. MolEMS (سیستم الکترومکانیکی مولکولی) که آنها پیشنهاد کردند، یک ریزدستگاه است که توسط مولکول‌های DNA به خودی خود مونتاژ می‌شود و توسط یک میدان الکتریکی خارجی هدایت می‌شود و می‌تواند فرآیند شناسایی مولکولی و تبدیل سیگنال را دقیقاً تنظیم کند.
▲MolEMS و MolEMS g-FET، تصویر از: Nature Biomedical Engineering
در عمل، اکثر بیوسنسورها نمی توانند حساسیت فوق العاده بالایی را در سیالات بیولوژیکی بدست آورند. ساختار منحصربه‌فرد MolEMS تشخیص زیستی بسیار دقیق را امکان‌پذیر می‌سازد، تشخیص زیستی کارآمد و انتقال سیگنال را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه حساسیت فوق‌العاده بالایی ایجاد می‌کند.
این یافته‌ها همچنین اشاره می‌کنند که RNA SARS-CoV-2 (کرونا ویروس جدید) تقریباً 30000 نوکلئوتید است و اندازه‌گیری نمونه‌های بالینی پیچیدگی بیولوژیکی بالاتر، تنوع بیمار به بیمار، و روش‌های جمع‌آوری و آماده‌سازی نمونه‌ها نیز نامشخص است.
تشخیص MolEMS نمونه‌های اسید نوکلئیک نیازی به فرآیندهای پیچیده و زمان‌بر استخراج و تقویت اسید نوکلئیک ندارد و می‌تواند مستقیماً RNA SARS-CoV-2 را در نمونه‌های سواب نازوفارنکس شناسایی کند. زمان تشخیص COVID-19 حدود 0.1-4 دقیقه با میانگین 60 ثانیه است.
محققان یک سیستم تست COVID-19 را با استفاده از MolEMS g-FETs برای آزمایش در محل و نقطه مراقبت مونتاژ کردند. سیستم تست از ماژول تست یکپارچه MolEMS g-FET و سیستم اصلی تشکیل شده است. برای جلوگیری از تداخل متقابل بین نمونه های مختلف، از یک ماژول برای آزمایش یک نمونه استفاده می شود.
▲ تشخیص اسید نوکلئیک SARS-CoV-2، تصویر از: Nature Biomedical Engineering
سیستم اصلی را می توان به سادگی با جایگزینی ماژول تست MolEMS برای چندین آزمایش مورد استفاده مجدد قرار داد. عملکرد سیستم به سه مرحله تقسیم می شود: مرحله اول اتصال ماژول تست به سیستم اصلی و اتصال کامپیوتر یا گوشی هوشمند به سیستم تست از طریق USB، Wifi یا بلوتوث است. مرحله دوم باز کردن مهر و موم پوشاننده چاه PDMS ماژول تست است. مرحله سوم این است که نمونه آزمایشی را به خوبی به PDMS اضافه کنید و نتایج را از رایانه یا تلفن هوشمند بخوانید.
از نظر نتایج تحقیقات، MolEMS هزینه، حجم و وزن را کاهش می دهد و امکان انجام عملیات در سطح مولکولی را در مقایسه با MEMS و NEMS فراهم می کند. علاوه بر این، عملیات ساده است، حساسیت و ویژگی بالا است و قابل حمل است. احتمال منفی کاذب و مثبت کاذب بسیار کم است و سریعتر از آزمایش PCR است.
▲تشخیص بیولوژیکی فوق العاده حساس و پایداری طولانی مدت، تصویر از: Nature Biomedical Engineering
توسعه بیشتر سیستم قابل حمل امکان تست در محل و نقطه مراقبت در فرودگاه ها، کلینیک ها و بخش های اورژانس محلی و حتی در خانه را فراهم می کند. این به بهبود کارایی تشخیص اسید نوکلئیک و کاهش سرعت انتشار ویروس کمک می کند.
قابل ذکر است که MolEMS همچنین برای امکان تشخیص فوق‌العاده دقیق سایر بیماری‌ها در عرض چند دقیقه، بدون نیاز به خالص‌سازی، گسترش یا کشت که معمولاً ساعت‌ها یا روزها طول می‌کشد، توسعه داده شده است. علاوه بر حسگر زیستی، می توان از اصول طراحی MolEMS برای طراحی سایر دستگاه های الکترومکانیکی و سیستم های عملکردی با دقت بالاتر استفاده کرد.
#خوش آمدید به حساب رسمی وی چت Aifaner: Aifaner (WeChat: ifanr) توجه کنید، در اسرع وقت مطالب هیجان انگیزتری برای شما آورده خواهد شد.
