ابتكار طريقة "غير عادية" تساعد على اكتشاف فيروس SARS-CoV-2 في الهواء

ويقول الفريق إن كاشفهم هذا يمكن وضعه على الجدران أو الأسقف أو حتى داخل مجاري الهواء - في أي مكان به تدفق هواء مستمر - لإصدار الإنذار حتى عند اكتشاف أثر ما لجزيئات فيروس كورونا.

إقرأ المزيد

دراسة تحدد مادة كيميائية غير مكلفة ومتاحة بسهولة قد تحد من تأثير "كوفيد-19"

وفي الواقع، يمكن استخدام النهج ذاته للكشف عن آثار مواد أخرى ذات أهمية، من المتفجرات إلى الملوثات البيئية وحتى المخدرات غير المشروعة.

في البداية، أراد الدكتور صمويل موريسون، وهو جندي سابق من مشاة البحرية الأمريكية، أن يطور طريقة جديدة للجنود في الكشف السريع عن وجود متفجرات في حالة القتال، لكنه أثبت فعالية هذه التقنية في اكتشاف SARS-CoV-2 عندما ينتشر الفيروس في الهواء.

ويمكن اكتشاف "كوفيد-19" في الهواء بفضل النظام الجديد، الذي يستخدم فقاعات خاصة صغيرة الحجم تنفجر عند التعرض للفيروس، وتطلق ملحاً يولّد إشارة.

أجرى الدراسة عالم المواد الدكتور لانس هوبارد، والكيميائي التحليلي الدكتور صمويل موريسون من مختبر المحيط الهادئ الشمالي الغربي الوطني في ولاية واشنطن وزملاؤهم.

وأوضح الدكتور هوبارد أنه كانت هناك ولا تزال "حاجة إلى هذا النوع من أنظمة الكشف المنخفضة التكلفة".

إقرأ المزيد

دراسة: الأعراض الأكثر شيوعا لفيروس كورونا تغيرت

وأضاف: "ربما يمكن تثبيته في المدارس أو في المستشفيات أو غرف الطوارئ قبل أن يتم تقييم حالة المرضى بشكل كامل - في أي مكان تريد أن تعرف فورا بوجود الفيروس أو عدمه".

ويوجد في قلب نظام الكشف الجديد نوع خاص من التركيب الجزيئي يُعرف باسم المذيلة، أو الأيون الغروي (micelle)، وهو جسيم مكهرب من مادة غروية (تتكون من جزيئات تحتوي على أجزاء أليفة للماء وطاردة له).

والغروية هو الاسم الذي يطلق على الجسيمات، التي تكون أكبر بكثير من الذرات أو الجزيئات العادية، ولكنها ما تزال صغيرة جدا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ويتراوح حجمها عادة من 0.000001 إلى 0.01 ملم.

وتميل المذيلة إلى احتواء مساحة داخلية يمكن ملؤها إما بالهواء أو بمادة أخرى، وعلى هذا النحو غالبا ما تُكوّن عناصر أساسية من الصابون والمنظفات - الفقاعات، على سبيل المثال، وهي شكل من أشكال المذيلة.

ويمكن أيضا استخدام تصميماتها الداخلية لتوصيل الأدوية المضادة للسرطان إلى داخل جسم الإنسان.

وفي هذا العمل الجديد، ابتكر الدكتور هوبارد وزملاؤه نوعا جديدا من المذيلة، التي تم ملء سطحها بنسخ من مستقبلات SARS-CoV-2، الفيروس المسبب لـ"كوفيد-19".

وعندما يتفاعل أحد الفيروسات مع المستقبِل، فإنه يتسبب في انفجار المذيلة ما يؤدي إلى انسكاب محتوياتها.

إقرأ المزيد

علماء أمريكيون يخلقون سلالة جديدة "فتاكة" من فيروس كورونا في المختبر قاتلة بنسبة 80%

وقد ملأ الباحثون كل مذيلة بالملح، وعندما تنفجر، تكون قادرة على إنشاء إشارة إلكترونية. وبهذه الطريقة، تعمل المذيلات كمكبر إشارة - يترجم وجود جسيم فيروسي واحد إلى مليار جزيء لينتج معها بصمة يمكن اكتشافها.

وقال الباحثون إن صنع الأيون الغروي (المذيلة) الخاص بالكشف عن "كوفيد-19" كان إنجازا صعبا على الهندسة الكيميائية، حيث تطلب 279 خطوة فردية هائلة.

وكل مذيلة مكونة من طبقتين - واحدة داخل الأخرى - بعرض إجمالي يبلغ نحو 5 ميكرون، أو نحو أربعة عشر ضعفا من سماكة شعرة الإنسان.

وأوضح الفريق أن نظامهم قادر على اكتشاف فيروس كورونا واحد من بين مليارات الجسيمات الأخرى في الهواء.

وأوضحوا أنه في حين أن تقنيتهم ​​قادرة على اكتشاف وجود جزيئات فيروس كورونا في الهواء في غضون مللي ثانية، فقد صمموا النظام ليأخذ دقيقة إضافية لإجراء تقييمات مراقبة الجودة والوقوف على الإشارة لمنع الإنذارات الكاذبة المحتملة.

وقال الدكتور هوبارد وزملاؤه إن أنظمة الكشف القائمة على الأيون الغروي قد تجد أيضا تطبيقا في استشعار كل من السموم البيئية والفنتانيل، وهو مادة أفيونية اصطناعية قوية للغاية تُستخدم أيضا بشكل غير قانوني كعقّار ترفيهي.

وقد تم نشر النتائج الكاملة للدراسة في مجلة MRS Communications.

المصدر: إكسبريس