يعدّ إجراء اختبار الكشف عن فيروس «كوفيد-19» كابوساً؛ إذ يجب أخذ مسحة أنف غير ملائمة، وحفظ المخاط في أنبوب، وضغط السائل في ثقب صغير، والانتظار 15 دقيقة، بهدف فك شفرة النتائج.

بديل بسيط لكشف «كورونا»

منذ أغسطس (آب) 2020، يعمل الباحثون بجامعة واشنطن في سانت لويس على بديل أبسط بكثير قد يكون مألوفاً لأي شخص جرى إيقافه بسبب القيادة تحت تأثير الكحول: جهاز قياس التنفس.

يتكون النموذج الأولي الحالي من صندوق مطبوع ثلاثي الأبعاد يمكن وضعه في راحة يدك، مجهز بقشة صغيرة، وحالما تنفخ فيه، وتنتظر نحو 17 ثانية، تقرأ نتيجتك على جهاز منفصل لا يزال قيد التطوير ولكنه يشبه إلى حد ما قارئ بطاقات من دون تلامس.

ووفقاً لدراسة نُشرت مؤخراً في مجلة «ACS Sensors»، تشير الدراسات السريرية الأولية إلى أن الجهاز يتمتع بدقة تشخيصية تبلغ 95 في المائة (وقد أجريت التجربة على 36 شخصاً فقط)، لكن الدراسة مستمرة ولن تكتمل حتى نوفمبر (تشرين الثاني) المقبل. و إذا تمت الموافقة على جهاز قياس التنفس من قبل «إدارة الغذاء والدواء الأميركية»، فسوف يكون استخدامه في المهرجانات الموسيقية والمؤتمرات والأماكن الرياضية الكبيرة أمراً سهلاً. كما يمكن أن يحدث الجهاز في منظومة الرعاية الصحية؛ إذ، ومن الناحية النظرية، يمكنك إجراء الاختبار في صيدلية أو في عيادة، والحصول على نتائج فورية، ثم العلاج الفوري في غضون دقائق.

جهاز سريع لرصد جزيئات الفيروس

وتجدر الإشارة إلى أن هذا ليس أول جهاز لقياس التنفس لفيروس «كورونا». تتضمن المنتجات السابقة أجهزة تحليل التنفس التي تستغرق من 3 دقائق إلى ساعة كاملة لتقديم النتائج. ولكن هذا الجهاز الجديد ليس أسرع فحسب؛ بل يمكنه أيضاً اكتشاف وجود جزيئات فيروسية فعلية، وليس فقط المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) التي تتوافق مع الفيروس.

ويقول راجان تشكرباتي؛ المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ المشارك في كلية الهندسة بجامعة واشنطن، إن كثيراً من أجهزة تحليل التنفس في السوق تتطلب أيضاً من 10 أنفاس إلى 15 نفساً، والتي يمكن بالطبع أن تتعب المرضى. ويضيف: «كنا نأمل أن يستغرق الأمر من 6 إلى 8 أنفاس، وكانت الدراسة السريرية هي اختبار ذلك، وما وجدناه أنه كان مجرد نفس أو اثنين، على الأكثر. قد يكون ذلك بسبب التصميم المبتكر للجهاز». ويتابع القول إن «إدارة الغذاء والدواء الأميركية» نصحت الفريق بصنع جهاز يستخدم مرة واحدة ولا يلزم تطهيره في كل مرة.

طباعة ثلاثية الأبعاد

ونتيجة لذلك، بدأ الفريق في تجربة الطباعة ثلاثية الأبعاد، التي سمحت لهم بتصنيع الجهاز بسرعة وسهولة، مع الحفاظ على انخفاض التكاليف بالنسبة للمستهلك. قام الفريق بطباعة الصندوق ثلاثي الأبعاد، ولكن بداخله تكون الأشياء مثيرة للاهتمام. بمجرد النفخ في الأنبوب، تتكثف أنفاسك على سطح بلاستيكي بارد؛ «مثل المرآة الباردة»، كما يقول جون سيريتو، أحد مؤلفي الدراسة. وهذا السطح مغطى بغشاء كاره للماء ويميل بزاوية 45 درجة، بحيث عندما تضرب أنفاسك السطح، تتحول إلى قطرات صغيرة تنزلق مباشرة من السطح على جهاز استشعار حيوي كهروكيميائي موجود في الأسفل.

من المحتمل أن تكون قطعة من البلاستيك أبرد من أنفاسك، ولكن لتسهيل التكثيف، يقول الفريق إن التصميم النهائي سيأتي أيضاً مع أداة سحب صغيرة تنشط تفاعلاً كيميائياً داخل الصندوق لتبريد السطح، وهو ما يشابه وضع كمّادة باردة فورية. ومن نواح كثيرة، يكمن مفتاح النجاح العلمي لمحلل التنفس في هذا المستشعر الحيوي، الذي أعاد الفريق استخدامه من جهاز استشعار حيوي أنشئ في الأصل لاختبار مرض ألزهايمر في أدمغة الفئران.

تقول المؤلفة المشاركة كارلا يود: «قضيت كثيراً من الوقت في تعلم الكيمياء الكهربائية ومعرفة كيفية تغيير هذه الأقطاب الكهربائية لاكتشاف أهداف مختلفة». وفي وقت سابق من الشهر الماضي، نشر الفريق نفسه من الباحثين دراسة أخرى حول جهاز مراقبة الهواء الذي يستخدم الشيء نفسه للكشف عن متغيرات «كوفيد19» في الهواء الداخلي في نحو 5 دقائق. ويعمل الفريق الآن مع شركة تصميم لتحويل كلا النموذجين الأوليين إلى منتجات نهائية. ويتوقع طرح الأجهزة في السوق في غضون عام.