قناع يكتشف الفيروسات في الهواء وينبه مرتديه على هاتفه في غضون 10 دقائق

طور العلماء قناعًا للوجه يمكنه اكتشاف فيروسات الجهاز التنفسي الشائعة، مثل الإنفلونزا وفيروس كورونا، في الهواء على شكل قطرات أو رذاذ. في حالة وجود فيروسات معينة في الهواء المحيط، يقوم القناع شديد الحساسية بإبلاغ مرتديه عبر أجهزتهم المحمولة في غضون 10 دقائق.

كما يقول يين فانغ، المسؤول عن الدراسة. مؤلف وعالم مواد في جامعة شنغهاي تونغجي "أظهرت الأبحاث السابقة أن ارتداء قناع الوجه يمكن أن يقلل من خطر انتشار المرض والإصابة به. لذلك، أردنا إنشاء قناع يمكنه اكتشاف وجود الفيروس في الهواء وتنبيه مرتديه".

تنتشر مسببات أمراض الجهاز التنفسي التي تسبب إنفلونزا COVID-19 وH1N1 من خلال الرذاذ الصغير والجزيئات العالقة في الهواء الذي يطلقه الأشخاص المصابون عند التحدث والسعال والعطس. يمكن لهذه الجزيئات المحتوية على الفيروسات وخاصة الجزيئات الصغيرة العالقة في الهواء، أن تبقى معلقة لفترة طويلة.

اختبر فانغ وزملاؤه القناع في حجرة مغلقة عن طريق رش البروتين السطحي الفيروسي الذي يحتوي على سائل ذي مستوى ضئيل ورذاذ على القناع. استجاب المستشعر لما يصل إلى 0.3 ميكرولتر من السائل الذي يحتوي على بروتينات فيروسية، أي أقل بحوالي 70 إلى 560 مرة من حجم السائل الناتج في عطسة واحدة وأقل بكثير من الحجم الناتج عن السعال أو الكلام، كما يقول فانغ.

صمم الفريق مستشعرًا صغيرًا به الأبتاميرات، وهي نوع من الجزيئات الاصطناعية التي يمكنها تحديد البروتينات الفريدة لمسببات الأمراض مثل الأجسام المضادة. في تصميم إثبات المفهوم، قام الفريق بتعديل المستشعر متعدد القنوات بثلاثة أنواع من الأبتاميرات والتي يمكنها في نفس الوقت التعرف على البروتينات السطحية في فيروسات SARS-CoV-2 وH5N1 وH1N1.

بمجرد أن ترتبط الأبتامرات بالبروتينات المستهدفة في الهواء، فإن الترانزستور ذا البوابات الأيونية المتصل سوف يضخم الإشارة وينبه مرتديها عبر هواتفهم. يعد الترانزستور ذو البوابات الأيونية نوعًا جديدًا من الأجهزة شديدة الحساسية وبالتالي يمكن للقناع اكتشاف مستويات تتبع مسببات الأمراض في الهواء في غضون 10 دقائق.

يقول فانغ "سوف يعمل القناع بشكل جيد حقًا في الأماكن ذات التهوية السيئة، مثل المصاعد أو الغرف المغلقة، حيث يكون خطر الإصابة بالعدوى مرتفعًا" وأضاف أنه إذا ظهر فيروس تنفسي جديد في المستقبل، فيمكنه بسهولة تحديث تصميم المستشعر لاكتشاف مسببات الأمراض الجديدة.

بعد ذلك، يأمل الفريق في تقصير وقت الكشف وزيادة حساسية المستشعر عن طريق تحسين تصميم البوليمرات والترانزستورات. كما أنهم يعملون على أجهزة يمكن ارتداؤها لمجموعة متنوعة من الحالات الصحية بما في ذلك السرطانات وأمراض القلب والأوعية الدموية.

يقول فانغ "في الوقت الحالي، يعتمد الأطباء بشكل كبير على خبراتهم في تشخيص الأمراض وعلاجها. ولكن مع البيانات الأكثر ثراءً التي يتم جمعها بواسطة الأجهزة القابلة للارتداء، يمكن أن يصبح تشخيص المرض وعلاجه أكثر دقة". ^[1]