محققان دانشگاه رازی، دانشگاه فرایبورگ، پژوهشکده شیمی و مهندسی شیمی ایران و دانشگاه مشترک المنافع ویرجینیا موفق به ساخت حسگر بزاق هوشمند برای تشخیص غیرتهاجمی زردی در نوزادان شدند. بیماری که هنوز شایع ترین اختلال دوران نوزادی است و نیاز به روشی ساده، کم هزینه و قابل اعتماد برای پایش آن مدت هاست احساس می شود.
به گزارش ایسنا، حسگر کاغذی نقطه مراقبت (POC) بر اساس رنگدانه طبیعی کورکومین طراحی شد که با تابش نور آبی تغییرات بسته به غلظت بیلی روبین را از طریق بازیابی فلورسانس ثبت می کند. این سیستم نه تنها قادر به اندازهگیری سطح بیلی روبین در بزاق بدون نمونهگیری خون است، بلکه مجهز به یک خواننده نوری قابل حمل و متصل به اینترنت است که دادهها را در زمان واقعی به تلفن همراه یا رایانه منتقل میکند. نتایج بهدستآمده از آزمایشهای بالینی روی نوزادان مبتلا، همبستگی بسیار بالایی با روشهای استاندارد آزمایشگاهی نشان داد.
زردی یکی از شایع ترین مشکلات هنگام تولد است و هر ساله میلیون ها نوزاد در سراسر جهان از افزایش سطح بیلی روبین خون رنج می برند. نظارت دقیق بر این شاخص برای جلوگیری از آسیب عصبی، کاهش خطر بستری شدن در بیمارستان و اطمینان از روند درمان ضروری است. اما اندازه گیری بیلی روبین معمولاً به نمونه گیری خون بستگی دارد. یک فرآیند تهاجمی، دردناک و البته نگران کننده برای والدین، به ویژه زمانی که نوزاد نیاز به نظارت مداوم دارد. در مناطق محروم و مراکز فاقد آزمایشگاه های مجهز، این چالش بیش از پیش خود را نشان می دهد و نیاز به روشی ساده، پایدار، ارزان و قابل اجرا بیش از پیش احساس می شود. این ضرورت، گروهی از محققان بینالمللی را برانگیخت تا ابزاری غیرتهاجمی، سبک و قابل اعتماد طراحی کنند که میتواند سطح بیلی روبین را بدون تکیه بر آزمایشهای خون کنترل کند و راهحلی اقتصادی و عملی برای خانوادهها و سیستم سلامت ارائه کند.
در این تحقیق که با همکاری دانشگاه رازی، دانشگاه فرایبورگ آلمان، موسسه شیمی و مهندسی شیمی ایران و دانشگاه مشترک المنافع ویرجینیا انجام شد، حسگر بزاق هوشمندی ساخته شد که با استفاده از تست کاغذی و نور آبی می تواند بیلی روبین بزاق را با دقت بالایی اندازه گیری کند. ایده اصلی این دستاورد مبتنی بر استفاده از رنگدانه طبیعی کورکومین است. یک ماده بیولوژیکی ارزان قیمت که دارای خواص فلورسانس است و می تواند تحت شرایط خاصی به تغییرات بیلی روبین پاسخ دهد.
اساس کار این حسگر به این صورت است: کورکومین در حضور بیلی روبین تحت خاموش شدن فلورسانس قرار می گیرد، اما در مواجهه با نور آبی، پدیده فوت ایزومریزاسیون بیلی روبین فعال می شود و فلورسانس خاموش شده بازیابی می شود. این چرخه امکان اندازه گیری انتخابی و حساس بیلی روبین را با حداقل تجهیزات فراهم می کند. نوآوری مهم این تحقیق این است که تمامی این فرآیندها بر روی یک بستر کاغذی بسیار ارزان انجام می شود و نیازی به مواد پیچیده یا تجهیزات آزمایشگاهی ندارد. هزینه ساخت هر پچ حسگر تنها یک سنت دلار گزارش شده است. رقمی که استفاده از آن را برای مناطق کم مصرف بسیار جذاب می کند.
اما این تنها بخش داستان نیست. محققان همچنین یک خواننده نوری قابل حمل طراحی کرده اند که می تواند شدت فلورسانس و تغییرات رنگ سنسور را اندازه گیری و به صورت دیجیتالی ثبت کند. این دستگاه مجهز به حسگرهای طیفی چند کاناله است و اپلیکیشن موبایل اختصاصی برای آن ساخته شده است. نکته جالب این است که هر دو فرآیند تحریک فلورسانس کورکومین و تخریب نوری بیلی روبین با طول موج یکسان 470 نانومتر انجام می شود و این امر ساختار سخت افزاری دستگاه را ساده تر کرده است.
قابلیت اتصال به اینترنت نیز این سنسور و دستگاه همراه آن را بسیار متفاوت از نمونه های معمولی کرده است. داده ها را می توان فوراً به تلفن همراه، تبلت یا رایانه منتقل کرد و پزشک می تواند وضعیت نوزاد را از راه دور کنترل کند. این ویژگی کاملاً با رویکرد «سلامت هوشمند» و مراقبت های سرپایی همسو بوده و می تواند نقش مهمی در کاهش هزینه ها، کاهش مراجعات به بیمارستان و تسهیل روند درمان داشته باشد.
برای ارزیابی عملکرد واقعی حسگر، آزمایش بالینی بر روی بزاق 18 نوزاد مبتلا به زردی انجام شد. نتایج نشان داد که مقادیر اندازهگیری شده توسط سنسور با مقادیر بهدستآمده از روشهای مرجع در بزاق و خون همبستگی بسیار بالایی دارد. این شباهت نشان می دهد که پلتفرم جدید می تواند جایگزین مطمئنی برای روش های تهاجمی و گران قیمت باشد. علاوه بر این، سنسور در تمام شاخص های مورد نظر سازمان بهداشت جهانی در چارچوب معیارهای REASSURED به خوبی عمل کرده است. معیارهایی که شامل مقرون به صرفه بودن، قابل حمل بودن، سهولت استفاده، ثبات، دقت و اتصال هوشمند است.
یکی دیگر از مزایای این سیستم بیولوژیکی بودن و قیمت پایین اجزای آن است. ساخت سنسور بدون نیاز به تجهیزات پیچیده و در محیط هایی با امکانات محدود امکان پذیر است. از سوی دیگر، خواننده نوری توسعه یافته تنها حدود 18 دلار قیمت دارد. رقمی بسیار کمتر از تجهیزات تخصصی که این فناوری را برای استفاده در مراکز بهداشتی درمانی روستایی و پایگاه های بهداشتی بسیار مناسب می کند.
محققان تاکید کرده اند که این حسگر تنها به تشخیص زردی در نوزادان محدود نمی شود و می تواند در نظارت بر بیماری هایی مانند هپاتیت یا اختلالات عصبی مرتبط با افزایش بیلی روبین نیز استفاده شود. قابلیت اندازه گیری سریع و غیرتهاجمی این ابزار می تواند در مدیریت به موقع موارد پرخطر نیز موثر باشد و بار مالی خانواده ها و نظام سلامت را کاهش دهد.
در بخش پایانی این تحقیق، تیم تحقیقاتی اعلام کرد که فاز بعدی توسعه این فناوری شامل ساخت «پستانک هوشمند» خواهد بود. پستانکی که می تواند بیلی روبین بزاق را فورا اندازه گیری کند و نیاز به مراجعه حضوری و نمونه برداری را به حداقل برساند. این چشم انداز نشان دهنده مسیر جدیدی است که حسگرهای پوشیدنی و ابزارهای سلامت هوشمند می توانند در تشخیص و مراقبت از نوزادان طی کنند.
این پیشرفت علمی گام مهمی در جهت ارائه روش های دقیق، قابل اعتماد و در دسترس برای پایش سلامت نوزادان است. روشی که نه تنها می تواند جان نوزادان بیشتری را نجات دهد، بلکه تجربه والدین و پزشکان را در مدیریت زردی و بیماری های مربوط به آن به طرز چشمگیری بهبود می بخشد.
به گزارش ستاد نانو، نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان Spicy Recipe for At-Home Diagnostics: Smart Salivary Sensors for Point-of-Care Diagnosis of Yeundice در مجله ACS Sensors منتشر شده است.
