ΑΡΧΙΚΗ Tech News Μάσκα προσώπου κάνει διάγνωση COVID-19.

Μάσκα προσώπου κάνει διάγνωση COVID-19.

586
Facebooktwitterpinterestlinkedinmail

Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ MIT έχουν σχεδιάσει μια νέα μάσκα προσώπου που μπορεί να διαγνώσει τον χρήστη με Covid-19 μέσα σε περίπου 90 λεπτά. Οι μάσκες έχουν ενσωματωμένους μικροσκοπικούς αισθητήρες μιας χρήσης που μπορούν να τοποθετηθούν και προσαρμοστούν και σε άλλες μάσκες προσώπου για τον εντοπισμό ακόμα και άλλων ιών.

Οι αισθητήρες βασίζονται σε κυψελοειδείς μηχανισμούς που τους έχει αφαιρεθεί η υγρασία με μία μέθοδο που αποκαλείται freeze dried. H ερευνητική ομάδα είχε αναπτύξει έρευνες προηγουμένως για χρήση και διάγνωση άλλων ειδών ιών όπως ο Έμπολα και ο Ζίκα. Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές έδειξαν ότι οι αισθητήρες μπορούν να ενσωματωθούν όχι μόνο σε μάσκες προσώπου αλλά ακόμα και σε ρούχα όπως εργαστηριακά παλτά. Προσφέροντας ενδεχομένως έναν νέο τρόπο προφύλαξης της έκθεσης των εργαζομένων στον τομέα της υγείας σε μια ποικιλία παθογόνων ιών ή άλλων απειλών. Οι συγκεκριμένοι αισθητήρες έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόζονται και να τοποθετούνται σε οποιοδήποτε ύφασμα.

«Έχουμε αποδείξει ότι μπορούμε να απομονώσουμε με τη μέθοδο freeze dried ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων συνθετικής βιολογίας για τον εντοπισμό ιικών ή βακτηριακών νουκλεϊκών οξέων, καθώς και τοξικών χημικών. Οραματιζόμαστε ότι αυτή η πλατφόρμα θα μπορούσε να ενεργοποιήσει φορητούς βιοαισθητήρες επόμενης γενιάς που θα προστάτευαν σε πρώτη φάση το προσωπικό υγειονομικής περίθαλψης και το στρατιωτικό προσωπικό» λέει ο Τζέιμς Κόλινς, καθηγητής Ιατρικής, Μηχανικής και Επιστήμης στο Ινστιτούτο Ιατρικής Μηχανικής και Επιστήμης (IMES) και Τμήμα του MIT ο οποίος είναι και ο συγγραφέας της όλης μελέτης.

Οι αισθητήρες μάσκας προσώπου έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορούν να ενεργοποιηθούν από τον ίδιο τον χρήστη ώστε να ξεκινήσει η διαδικασία της διάγνωσης,. Τα αποτελέσματα αυτής εμφανίζονται χρωματικά μόνο στο εσωτερικό της μάσκας, για προστασία της ιδιωτικής ζωής του χρήστη.

Ο Peter Nguyen ερευνητής στο Ινστιτούτο Wyss του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ στο τμήμα Βιολογικής Εμπνευσμένης Μηχανικής και οι Luis Soenksen & Venture Builder στην Κλινική Abdul Latif Jameel του MIT από το τμήμα Μηχανικής Μάθησης στην Υγεία μαζί με τον πρώην μεταδιδάκτορα στο Ινστιτούτο Wyss είναι οι κύριοι συγγραφείς της εργασίας η οποία εμφανίζεται σήμερα στη Nature Biotechnology.

Φορητοί αισθητήρες ανίχνευσης ιών σε υφάσματα

Οι έρευνες έχουν δείξει ότι οι νέοι αυτοί προσαρμοσμένοι αισθητήρες σε διαγνωστική μάσκα προσώπου βασίζονται στην τεχνολογία που άρχισε να αναπτύσσει ο Collins πριν από αρκετά χρόνια.

Το 2014 είδε ότι οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊνικά οξέα που χρειάζονται για τη δημιουργία συνθετικών γονιδιακών δικτύων αντιδρούν σε συγκεκριμένα μόρια-στόχους και θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε χαρτί. Χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση δημιούργησε διαγνωστικούς αισθητήρες από χαρτί για τους ιούς Έμπολα και Ζίκα. Σε συνεργασία με το εργαστήριο του Feng Zhang το 2017 ο Collins ανέπτυξε ένα άλλο σύστημα αισθητήρων χωρίς κύτταρα γνωστό ως SHERLOCK το οποίο βασίζεται σε ένζυμα CRISPR και επιτρέπει την ανίχνευση νουκλεϊκών οξέων.
Αυτά τα στοιχεία κυκλώματος χωρίς κύτταρα στεγνώνουν με μία ειδική επεξεργασία στην κατάψυξη και παραμένουν σταθερά για πολλούς μήνες μέχρι να επαναϋδατωθούν. Όταν ενεργοποιούνται από το νερό μπορούν να αλληλοεπιδράσουν με το μόριο-στόχο τους, που μπορεί να είναι οποιαδήποτε αλληλουχία RNA ή DNA καθώς και άλλα είδη μορίων και να παράγουν μία ένδειξη όπως αλλαγή του χρώματος.
Πιο πρόσφατα ο Collins και οι συνεργάτες του άρχισαν να εργάζονται για την ενσωμάτωση αυτών των αισθητήρων σε κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, με στόχο τη δημιουργία μιας εργαστηριακής λευκής ποδιάς για τους εργαζόμενους στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης ή άλλους τομείς με πιθανή έκθεση σε παθογόνους παράγοντες.
Στην αρχή ο Soenksen πραγματοποίησε εκατοντάδες δοκιμές με τον αισθητήρα σε διαφορετικού τύπου υφάσματα από βαμβάκι και πολυεστέρα έως μαλλί και μετάξι. Για να μπορέσει να δει ποια υφάσματα μπορεί να είναι συμβατά με αυτού του είδους τους χάρτινους αισθητήρες. «Καταλήξαμε να εντοπίσουμε και να προσαρμόσουμε υφάσματα που χρησιμοποιούνται πολύ στη βιομηχανία των ρούχων για την κατασκευή ενδυμάτων», λέει. «Αυτό που ήταν το καλύτερο και ποιο συμβατό ήταν ένας συνδυασμός πολυεστέρα και άλλων συνθετικών ινών.»

διάγραμμα ελέγχου Sars-Cov2


Οι ερευνητές κατάφεραν να ενσωματώσουν 30 τέτοιους αισθητήρες σε ένα μπουφάν, τοποθετώντας τους μέσα στο συνθετικό ύφασμα μέσα σε ένα δακτυλιοειδές από σιλικόνη περίβλημα. Στη συνέχεια ψέκασαν μία μικρή δόση υγρού (σταγονίδια) στο μπουφάν για να ενεργοποιηθούν οι αισθητήρες. Οι αισθητήρες ανάλογα το ιικό φορτίο που δέχονται παράγουν διαφορετικούς τύπους ενδείξεων συμπεριλαμβανομένης μιας αλλαγής χρώματος που μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι, ή ενός φθορίζοντος ή φωτεινού σήματος, το οποίο μπορεί να διαβαστεί με ένα φασματόμετρο χειρός. Οι ερευνητές σχεδίασαν επίσης ένα φορητό φασματόμετρο που θα μπορούσε να ενσωματωθεί στο ύφασμα, όπου μπορεί να διαβάσει τα αποτελέσματα και να τα μεταδώσει ασύρματα σε μια κινητή συσκευή!

Διαγνωστική μάσκα προσώπου

Καθώς οι ερευνητές ολοκλήρωναν την εργασία τους στους φορητούς αισθητήρες, στις αρχές του 2020 ο Covid-19 άρχισε να εξαπλώνεται σε όλο τον κόσμο. Έτσι αποφάσισαν γρήγορα να δοκιμάσουν τη χρήση της τεχνολογίας τους για να δημιουργήσουν ένα φορητό διαγνωστικό αισθητήρα για τον ιό SARS-CoV-2.
Για να παράγουν τη διαγνωστική μάσκα προσώπου Covid οι ερευνητές ενσωμάτωσαν τους αποξηραμένους με ψύξη αισθητήρες SHERLOCK σε μια μάσκα χαρτιού. Όπως και με τους φορητούς αισθητήρες τα συστατικά που έχουν στεγνώσει με κατάψυξη (freeze dried) περιβάλλονται από ελαστομερή σιλικόνη. Σε αυτή την περίπτωση οι αισθητήρες τοποθετούνται στο εσωτερικό της μάσκας ώστε να μπορούν να ανιχνεύσουν ιικά σωματίδια στην αναπνοή του ατόμου που φορά τη μάσκα.
Η μάσκα περιλαμβάνει επίσης μια μικρή “δεξαμενή” νερού που απελευθερώνεται με το πάτημα ενός ελάσματος όταν ο χρήστης είναι έτοιμος να εκτελέσει τον διαγνωστικό έλεγχο. Αυτό ενυδατώνει τα λυοφιλιωμένα συστατικά του αισθητήρα SARS-CoV-2 ο οποίος αναλύει τα συσσωρευμένα σταγονίδια αναπνοής στο εσωτερικό της μάσκας και παράγει ένα αποτέλεσμα μέσα σε 90 λεπτά.

μάσκα διάγνωσης covid σε έρευνα


«Αυτή η δοκιμή είναι τόσο αξιόπιστη όσο τo PCR test αλλά είναι τόσο γρήγορo όσο οι ανάλυση αντιγόνου που χρησιμοποιείται για ανάλυση του Covid-19 με μεγαλύτερο χρόνο αποτελέσματος», λέει ο Nguyen.

Τα πρωτότυπα που αναπτύχθηκαν σε αυτήν τη μελέτη έχουν αισθητήρες στο εσωτερικό της μάσκας για την ανίχνευση της ιικής κατάστασης του χρήστη, καθώς και αισθητήρες τοποθετημένους στο εξωτερικό της, για την ανίχνευση της έκθεσης από το περιβάλλον. Οι ερευνητές μπορούν επίσης να ανταλλάξουν τους αισθητήρες για άλλα παθογόνα, συμπεριλαμβανομένης της γρίπης του Έμπολα και του Ζίκα.

Μάσκα προσώπου κάνει διάγνωση COVID-19
εφαρμογή μάσκας covid σε έρευνα

Οι ερευνητές έχουν καταθέσει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία και τώρα ελπίζουν να συνεργαστούν με κάποια εταιρεία για την περαιτέρω ανάπτυξη των αισθητήρων. Η μάσκα προσώπου Covid είναι πιθανότατα η πρώτη εφαρμογή που θα μπορούσε να διατεθεί, λέει ο Collins.
«Νομίζω ότι η μάσκα προσώπου είναι ίσως η πιο προηγμένη και η πιο κοντινή σε ένα εμπορικό προϊόν. Είχαμε ήδη μεγάλο ενδιαφέρον από μεγάλους ομίλους εταιριών που θα ήθελαν τις πρωτότυπες προσπάθειες που διαθέτουμε να τις προωθήσουν σε ένα εγκεκριμένο εμπορεύσιμο προϊόν», λέει.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τον Οργανισμό Μείωσης Αμυντικών Απειλών, την ομάδα Paul G. Allen Frontiers, το Ινστιτούτο Wyss- Johnson and Johnson Innovation JLABS, το Ινστιτούτο Ragon του MGH, του MIT και του Χάρβαρντ και το ίδρυμα Patrick J. McGovern.

πηγή World Economic Forum

Facebooktwitterpinterestlinkedinmail
ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ THINKTECH NEWS
Load More By webmedia
Load More In Tech News
ΤΑ ΣΧΟΛΙΑ ΕΚΛΕΙΣΑΝ

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ

Γιατί να αγοράσω τα έξυπνα γυαλιά του Facebook;

Ομολογώ ότι ήμουν ένας από αυτούς τους ανθρώπους που θα ήθελαν να αγοράσουν τα έξυπνα γυαλ…