تشخیص کرونا در کمتر از ۵ دقیقه با دستگاه سنجش تنفس

به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، پژوهشگران سنگاپوری، نخستین نمونه از یک دستگاه سنجش تنفس را ابداع کرده‌اند که ادعا می‌شود به اندازه آزمایش "واکنش زنجیره‌ای پلیمراز"(PCR) در شناسایی افراد مبتلا به کووید-۱۹ موثر است. این دستگاه در تشخیص ابتلای علامت‌دار و بدون علامت به "کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲"(SARS-CoV-۲)، بیش از ۹۵ درصد دقیق عمل می‌کند و نتایج را در کمتر از پنج دقیقه ارائه می‌دهد.

فناوری واکنش زنجیره‌ای پلیمراز، دقیق‌ترین روش برای آزمایش ابتلا به کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ به شمار می‌رود اما به تجهیزات آزمایشگاهی پرهزینه و پیچیده‌ای نیاز دارد و ارائه نتیجه آن، اغلب می‌تواند چند ساعت یا حتی چند روز زمان ببرد. آزمایش فوری آنتی‌ژن، روشی بسیار سریع‌ برای بررسی وجود ویروس است اما محدودیت‌هایی در دقت دارد و اغلب نتایج متناقضی را ارائه می‌دهد.

پژوهشگران سنگاپوری در تلاش برای رفع نیاز به آزمایش فوری، آسان و دقیق کووید-۱۹، موفقیت نخستین نمونه از یک دستگاه سنجش تنفس را گزارش کردند که برای ارائه نتایج در کمتر از پنج دقیقه طراحی شده است. این موفقیت پس از آن صورت گرفت که تعدادی از پژوهشگران طی دو سال گذشته، طرح‌های قانع کننده‌ای را برای تشخیص کووید-۱۹ مبتنی بر تنفس ارائه کردند.

این دستگاه‌های سنجش تنفس، به ‌طور خاص کروناویروس را شناسایی نمی‌کنند اما برای شناسایی الگوهای ترکیبات آلی فرار طراحی شده‌اند که با عفونت ناشی از کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ مطابقت دارند. الگوهای خاص متعلق به ترکیباتی مانند آلدئیدها و کتون‌ها نیز با کووید-۱۹ مرتبط شده‌اند و این باعث می‌شود که تنفس بازدم، به عنوان یک روش مؤثر برای غربالگری فوری بسیاری از افراد عمل کند.

چالش در توسعه یک دستگاه سنجش تنفس موثر در تشخیص کووید-۱۹ این است که این فناوری باید تا اندازه‌ای قابل حمل باشد تا اجرای آزمایش در جهان واقعی را ممکن سازد. بسیاری از آزمایش‌های کووید-۱۹ مبتنی بر تنفس، به تجهیزات آزمایشگاهی بزرگ مانند کروماتوگرافی گازی نیاز دارند. این بدان معناست که چنین آزمایشی را هرگز نمی‌توان به طور گسترده اجرا کرد.

این دستگاه جدید، فناوری موسوم به "طیف‌سنجی رامان"(Raman spectroscopy) را به کار می‌برد که امکان شناسایی الگوهای خاصی از مولکول‌ها را با دقت بالا فراهم می‌کند. مهم‌تر از همه این که طیف‌سنج‌های رامان قابل حمل و نسبتا مقرون‌به‌صرفه‌ای وجود دارند که می‌توانند امکان تشخیص با دستگاه سنجش تنفس را در مقیاس بزرگ و در محیط‌های واقعی فراهم کنند.

این دستگاه سنجش تنفس ویژه، سه حسگر مبتنی بر "بیناب‌نمایی ارتقاء یافته سطحی رامان"(SERS) را در بر دارد که به نانومکعب‌های نقره متصل شده‌اند. تنها ۱۰ ثانیه تنفس لازم است تا حسگرها بتوانند به جمع‌آوری نمونه بپردازند. سپس، دستگاه سنجش تنفس در یک طیف‌سنج قابل حمل کوچک قرار می‌گیرد که نتایج را در کمتر از پنج دقیقه ارائه می‌دهد.

نمونه ابتدایی این دستگاه اخیرا روی ۵۰۱ نفر آزمایش شد که همگی با آزمایش واکنش زنجیره‌ای پلیمراز نیز بررسی شدند. دقت دستگاه برابر با دقتی بود که در آزمایش واکنش زنجیره‌ای پلیمراز مشاهده می‌شود.

برای تأیید این نتایج و تجاری‌سازی این فناوری، به بررسی بیشتری نیاز است. در هر حال، این دستگاه سنجش تنفس‌ جدید، یکی از نوآوری‌هایی است که برای آسان‌تر کردن و قابل حمل کردن آزمایش کووید-۱۹ در حال ظهور هستند.

این پژوهش، در مجله "ACS Nano" به چاپ رسید.