تشخیص ویروس کرونا با استفاده از پرتو لیزر
این روزها بیماری کرونا ذهن تمامی دنیا را به خود مشغول ساخته است. بسیاری از پژوهش گران و دانشمندان درصدد ساخت ابزاری هستند که بتواند به راحتی ویروس کرونا را تشخیص دهد. حال گروهی از دانشمندان بر روی ابزارهای تشخیص این بیماری کار می‌کنند که از طریق پرتوهای لیزر ویروس‌ها را تشخیص می‌دهد، تا بتوانند تست کرونا با استفاده از دستگاه لیزر را به انجام برسانند.
رایج‌ترین نوع آزمون برای تشخیص کرونا ویروس زمان زیادی را صرف می‌کند و استفاده از آن راحت نیست. در این روش نمونه‌ها با کشیدن سواب(یا گوش پاک‌کن) درون‌بینی یا گلو تهیه می‌شوند. این پروژه با همکاری دانشمندانی ازجمله Yin-Ting Yeh از ایالت پنسیلوانیا، Elodie Ghedin در دانشگاه نیویورک، Shengxi Huang در ایالت پنسیلوانیا و Sharon X.Huang در ایالت پنسیلوانیا انجام می‌شود. آنها بر روی یک ابزار تشخیص بیماری تحقیق می‌کنند تا با استفاده از یک پرتو لیزر و یک ردیاب، ویروس‌ها سریع‌تر تشخیص داده شود.
چگونگی تشخیص ویروس کرونا با استفاده از پرتو لیزر
در روش تست کرونا با دستگاه لیزر از تکنیکی به نام Ramon اسپکتروسکوپی برای تشخیص ویروس‌ها استفاده می‌شود که بر روی یک کارتریج یک‌بار مصرف که نمونه‌های آن از سواب پنبه‌ای اورال یا دمیدن شخص در دستگاه تهیه می‌شود، نوری تابیده می‌شود. وقتی‌که یک نمونه تهیه شد، نور بر روی ویروس جمع‌آوری‌شده تابانده می‌شود،و اسپکترومتر ارتعاشات بین‌اتمی را اندازه می‌گیرد. هر ویروس ارتعاشات شاخص مربوطه به خود را دارد که به‌عنوان نوعی اثرانگشت اپتیکال عمل می‌کند و می‌تواند کرونا ویروس را از ویروس عامل آنفولانزا تشخیص می‌دهد.
با تاباندن لیزر بر روی نمونه‌های ویروس محبوس در شبکه نانولوله‌های کربنی یک “بازتاب” شاخصی تولید می‌گردد. این نمونه‌های ویروس از بزاق دهان بیمار به‌وسیله سواب یا دمیدن شخص در دستگاهی به نام کارتریج میکروفلوییدیک تهیه شده‌اند. هوا و مایع در آرایش منظمی از نانو لوله‌های کربنی عبور می‌کنند، مولکول‌های استوانه‌ای شکل با جنس‌های متفاوتی برای این کار استفاده شدند. قطر نانولوله‌ها در مقیاس میکروسکوپی بین 10تا 60 نانومتر است. از آنجایی که این نانو لوله‌ها از میکروب‌ها کوچک‌تر هستند – قطر ویروس‌های آنفولانزا بین 90تا 120 نانومتر و قطر کرونا ویروس ها در محدوده 125 تا 150 نانومتر است- پاتوژن ها روی نانو لوله کربن جمع‌آوری می‌شوند. هنگامی‌که ویروس‌ها با عبور از نانولوله‌های کربنی در آن محبوس می‌شوند، می‌توان به روش اپتیکال و تاباندن لیزر روی نمونه آنها را شناسایی نمود. تاباندن نور بر روی نانولوله‌های کربنی و پاتوژن ها یک اثرانگشت منحصربه‌فرد یا “Raman peaks” را ایجاد می‌کند.
بعد از تابش پرتو لیزر، میکروب‌های مختلف تشعشعات را با طول‌موج‌های مختلف صادر می‌کنند که می‌توان برای تشخیص پاتوژن آنها را اندازه‌گیری کرد. همچنین بعد از تاباندن لیزر بر روی نمونه‌ها، دستگاه، الگوریتم‌ها را می‌خواند تا طیف مشخصه ویروس را که به‌صورت نوری از قطعات ویروس برمی‌گردد را تشخیص دهد. در صورت دسترسی به دستگاه، این پروسه تشخیص، با دقت 70% تا 90% کمتر از دو دقیقه طول می‌کشد، که با تکنیک‌های میکروبیولوژیکی قبلی که در آزمایشگاه انجام می‌شود قابل مقایسه است.
اهمیت تشخیص ویروس کرونا با استفاده از لیزرچیست؟
در حال حاضر، سرعت و دقت در تشخیص کرونا ویروس جدید بسیار اهمیت دارد. استفاده از Raman اسپکتروسکوپی در تشخیص این ویروس بسیار کمک‌کننده و مفید است، ضمن آنکه پزشکان می‌توانند با استفاده از این روش سایر بیماری‌ها مانند آنفولانزا را هم آزمایش کنند. Raman اسپکتروسکوپی با تشخیص آسان، سریع و در لحظه می‌تواند مانع از شیوع بیماری شود.
تصویر شماتیک برای بیان مفهوم روش لیزری برای تشخیص سریع کروناویروس
این روش را با روش‌هایی که در حال حاضر برای تجزیه و تحلیل نمونه‌ها به کار می‌رود، مقایسه کنید. روش‌های مرسوم نسبتاً کند، خسته‌کننده، پرزحمت و مستلزم بررسی بسیار دقیق در آزمایشگاه هستند. تشخیص فوری و سریع با استفاده از این دستگاه می‌تواند سالانه جان صدها هزار نفر را نجات دهد.
چه‌کارهای دیگری انجام‌شده است؟
فناوری‌های موجود برای تشخیص ویروس، در فرآیند تشخیص بسیار حساس‌اند. اما ساعت‌ها و اغلب روزها برای تشخیص کیفیت نمونه جمع‌آوری‌شده زمان صرف می‌کنند، چون تراکم بسیار کم ویروس‌ها باعث می‌شود که فرآیند دشوار شده و گاها نتایج اشتباهاً منفی گزارش گردد.
متأسفانه، هر دو روش immune-based و molecular-based، که شامل آزمایش enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) و واکنش polymerase chain reaction (PCR) نیاز به دانش قبلی درباره وراثت دارد. روش دیگری که به‌عنوان “deep sequencing” شناخته می‌شود، رویکرد جدیدی است اما دستیابی به تشخیص مناسب ویروس به کیفیت نمونه و آماده‌سازی آن بستگی دارد. مراحل مختلف انجام این فرآیند، شامل تجهیزات مختلف نمونه‌گیری، معرف‌ها و تخصص فنی است.
روش Raman اخیراً برای تشخیص انواع مختلف باکتری توسعه‌یافته، مشاهده شده است که این روش حقیقتاً جدید و قابل‌اجرا است.
گام بعدی در تشخیص بیماری کرونا به کمک تکنولوژی لیزر چیست؟
هم‌اکنون ما در تلاشیم تا بودجه فدرال را به دست آوریم تا با استفاده از آن نشان دهیم که این روش برای SARS-CoV-، ویروس عامل COVID-19 کار می‌کند. سپس نمونه‌های اولیه مطمئن را به‌صورت انبوه و برای استفاده گسترده تولید نماییم. همچنین در حال مذاکره با چند تولیدکننده هستیم تا این تکنولوژی را برای کمک به بحران کنونی به جلو پیش ببریم.
نمونه‌های انسانی ویروس را از طریق نمونه‌گیری کلینیکی با این روش به‌صورت موفقیت‌آمیزی تهیه کردیم. نهایتاً، پیش‌بینی می‌کنیم که این تکنولوژی در آینده برای هرکسی که به پزشک خانوادگی خود مراجعه می‌کند هم در دسترس باشد. با مقایسه نتیجه اسپکتروسکوپی با سایر نتایج موجود در پایگاه داده، در کمتر از دو دقیقه شخص می‌تواند بفهمد که به ویروس تنفسی مبتلا هست یا خیر. به‌منظور جلوگیری از شیوع بیماری، این تکنولوژی می‌تواند در آینده در بیمارستان‌ها، هتل‌ها، آسمان‌خراش‌های تجاری، مورداستفاده قرار گیرد. از طرف دیگر ویروس‌های به دام افتاده که هنوز هم زنده هستند، می‌توانند برای تولید واکسن مورد استفاده قرار گیرند.
این مقاله مجموعه‌ای از پژوهش‌های Mauricio Terrones استاد فیزیک در دانشگاه ایالت پنسیلوانی بود، جایگاه دستگاه لیزر را در صنعت پزشکی نشان می‌دهد. دستگاه‌های لیزر امروزه در همه‌ی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوین تاک لیزر با تجربه‌ای چندین ساله در طراحی و تولید این دستگاه‌ها می‌تواند راهنمای خوبی برای شما باشد. چنانچه نظر یا پیشنهادی در مورد این مقاله دارید، می‌توانید آن را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.
بدون دیدگاه