آزمایشگاه جدید روی یک تراشه می تواند نتایج را به سرعت پردازش و ارائه دهد

2  دسامبر 2020- تراشه ی تولید شده در کالج امپریال لندن، معروف بهTriSilix ، یک میکرو آزمایشگاه است که نسخه ی مینیاتوری واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) را درجا انجام می دهد. PCR یک آزمایش استاندارد طلایی برای تشخیص ویروس ها و باکتری ها در نمونه های بیولوژیکی مانند مایعات بدن، مدفوع یا نمونه های محیطی است.

اگرچهPCR ، معمولاً در یک آزمایشگاه انجام می شود، به این معنی که نتایج آزمایش بلافاصله آماده نمی شوند، این آزمایشگاه جدید که بر روی یک چیپ یا تراشه قرار دارد، می تواند در عرض چند دقیقه نمونه را پردازش و نتایج را ارائه دهد.

این تراشه از سیلیکون ساخته شده است، همان ماده ای که برای ساخت تراشه های الکترونیکی استفاده می شود. سیلیکون ماده ی ارزانی است، با این وجود پردازش در تراشه هایی که نیاز به کارخانه های عظیم "بسیار تمیز" دارند به اصطلاح به آنها "اتاق تمیز" می گویند، پر هزینه است. محققان برای ساخت این آزمایشگاه جدید روی یک تراشه، یک سری روشهای جدید را برای تولید این تراشه ها در یک آزمایشگاه استاندارد، با کاهش هزینه ها و زمان تولید، توسعه دادند تا به طور بالقوه امکان تولید این تراشه ها را در هرجای دنیا فراهم کنند.

دکترFirat Guder ، محقق ارشد از گروه مهندسی زیستی امپریال کالج، گفت:به جای ارسال سواب به آزمایشگاه یا مراجعه به کلینیک، آزمایشگاه می تواند بر روی تراشه ای به اندازه ی ناخن وارد منزل شما شود. شما می توانید از این تست استفاده کنید، مانند نمونه ای که افراد دیابتی برای آزمایش قند خون استفاده می کنند، با ارائه یک نمونه و انتظار چند ثانیه ای برای دریافت نتیجه یاین بار برای یک بیماری عفونی.

این مقاله امروز در Nature Communications منتشر شده است.

محققان تاکنون ازTriSilix برای تشخیص عفونت باکتریایی که عمدتا در حیوانات وجود دارد و همچنین نسخه ی مصنوعی ماده ژنتیکی از SARS-CoV-2، ویروس عامل COVID-19، استفاده کرده اند.

محققان می گویند این سیستم می تواند در آینده بر روی دستگاه های دستی مدل دستگاه های آزمایش قند خون نصب شود. به این ترتیب افراد می توانند خود را برای سرماخوردگی، آنفلوانزا، عفونت های مکرر مانند عفونت های مجاری ادراری (UTIs) و COVID-19 در خانه آزمایش کنند.

دستگاه های رومیزی، برای آزمایش عفونت هایی مانند COVID-19 از قبل وجود داشته اند، اما این آزمایشات می تواند وقت گیر و پرهزینه باشد، زیرا بیمار باید به کلینیک مراجعه کند، نمونه ای از آن توسط یک کارمند کلینیک گرفته شود و به خانه برود یا در کلینیک منتظر بماند تا جواب آماده شود. افرادی که از خانه ی خود خارج می شوند در صورت احساس بیماری، خطر انتشار یک عامل بیماری زا به دیگران را افزایش می دهند.

در صورت تأیید بر روی نمونه های انسانی، این آزمایش جدید می تواند نتایج را در خارج از کلینیک، در خانه یا هنگام حرکت در عرض چند دقیقه ارائه دهد.

محققان همچنین می گویند یک آزمایش بسیار قابل حمل می تواند تشخیص عفونت ها را تسریع کرده و با حذف حمل نمونه ها هزینه ها را کاهش دهد. چنین آزمایشاتی را شهروندان می توانند در غیاب متخصصان پزشکی بسیار آموزش دیده انجام دهند. از این رو، در صورت نیاز به  قرنطینه ی خود، می توانند بلافاصله این کار را آغاز کنند بدون اینکه دیگران را آلوده کنند.

دسترسی و ارزانتر کردن آزمایش به ویژه برای افراد در مناطق روستایی کشورهای کم درآمد، جایی که کلینیک ها می توانند از محل سکونت افراد بسیار دور باشند، بسیار مهم است. اگر این ابزار در دسترس بیماران قرار بگیرد، می تواند برای تشخیص و نظارت بر عفونت هایی مانندعفونت مکرر مجاری ادرارینیز استفاده شود، که با وجود آنتی بیوتیک ها اغلب عود می کند.

دکترEstefania Nunez-Bajo ، نویسنده ی اول این مقاله، از گروه مهندسی زیستی امپریال کالج، گفت: نظارت بر عفونت در خانه حتی می تواند به بیماران کمک کند، با کمک پزشک، استفاده از آنتی بیوتیک را بطور شخصی و متناسب با شرایطشان آغاز کنند تا از مشکلات رو به رشد مقاومت آنتی بیوتیکی جلوگیری گردد.

هر آزمایشگاه روی تراشه دارای یک سنسورDNA ، آشکارساز دما و گرم کننده(heater) است تا فرآیند تست را به صورت خودکار انجام دهد. یک باتری تلفن هوشمند معمولی می تواند با یک بار شارژ انرژی لازم برای حداکثر 35 آزمایش را تأمین کند.

در مرحله بعدی، محققان قصد دارند تراشه خود را با آزمایش نمونه های بالینی تأیید کنند، آماده سازی نمونه ها را به طور خودکار انجام دهند و ابزار الکترونیک دستی آن را توسعه دهند. آنها به دنبال شرکا و سرمایه گذاران برای کمک به تسریع در کاربردی سازی این فن آوری برای ارائه آزمایشگاه در مکانهایی با محدودیت منابع، در خانه ها، مزارع یا مکان های دورافتاده در کشورهای در حال توسعه هستند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20201202/New-lab-on-a-chip-can-process-and-present-results-rapidly.aspx