اكتشاف مستشعر جديد يكشف عن الالتهاب الرئوي من خلال أنفاس المريض

طوّر مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الأمريكية اختبارًا للكشف عن المركبات المرتبطة بالأمراض في نَفَس المريض، يُمكن لهذا الاختبار الجديد أن يُوفّر طريقة أسرع لتشخيص الالتهاب الرئوي وغيره من أمراض الرئة.

فبدلاً من الخضوع لفحص بالأشعة السينية للصدر أو انتظار نتائج المختبر لساعات، قد يُجري المريض يومًا ما اختبار تنفس ويحصل على التشخيص في غضون دقائق، بحسب موقع " news.mit ".

اقرأ أيضًا | تطعيم الالتهاب الرئوي… حماية شاملة تتخطى الوقاية من العدوى

يُعدّ اختبار التنفس الجديد جهاز استشعار صغير الحجم محمولًا، يعمل على التقاط وكشف المركبات الاصطناعية، أو "المؤشرات الحيوية"، للأمراض، والتي تكون مرتبطة في البداية بجزيئات نانوية قابلة للاستنشاق.

تعمل هذه المؤشرات الحيوية كعلامات دقيقة لا يمكن فكها وفصلها عن الجزيئات النانوية إلا بواسطة مفتاح خاص جدًا، مثل إنزيم مرتبط بالمرض.

تتلخص الفكرة في أن الشخص يستنشق الجسيمات النانوية أولاً، كما هو الحال عند استنشاق دواء الربو. إذا كان الشخص سليماً، فإن الجسيمات النانوية ستُطرح من الجسم سليمة.

أما في حالة الإصابة بمرض مثل الالتهاب الرئوي، فإن الإنزيمات الناتجة عن العدوى ستفصل المؤشرات الحيوية من الجسيمات النانوية. تُزفر هذه المؤشرات الحيوية غير المرتبطة وتُقاس، مما يؤكد وجود المرض.

حتى الآن، كان الكشف عن هذه المؤشرات الحيوية في الزفير يتطلب أجهزة مخبرية متخصصة غير متوفرة في معظم عيادات الأطباء.

وقد أثبت فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الآن قدرتهم على الكشف عن المؤشرات الحيوية لالتهاب الرئة في الزفير بتراكيز منخفضة للغاية باستخدام اختبار التنفس المحمول الجديد صغير الحجم، والذي أطلقوا عليه اسم "PlasmoSniff".

يخططون لدمج المستشعر الجديد في جهاز محمول باليد يمكن استخدامه في البيئات السريرية أو المنزلية لتشخيص الالتهاب الرئوي والأمراض الأخرى بسرعة.

يقول أديتيا غارغ، الباحث ما بعد الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "نتصور عمليًا أن المريض سيستنشق جزيئات نانوية، وفي غضون عشر دقائق تقريبًا، سيُخرج مع الزفير مؤشرًا حيويًا اصطناعيًا يُشير إلى حالة الرئة.

ستُمكّن تقنية بلازموسنيف الجديدة من الكشف عن هذه المؤشرات الحيوية المُخرجة في غضون دقائق في مكان تقديم الرعاية الصحية."

غارغ هو المؤلف الأول لدراسة تُفصّل تصميم المستشعر الجديد الذي ابتكره الفريق. نُشرت الدراسة إلكترونيًا في مجلة Nano Letters .

وشارك في تأليفها من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كلٌّ من: ماريسا موراليس، وآشيني شاه، ودانيال كيم، ومينغ لي، وجيا دونغ، وسليم بدوي، وساهيل باتيل، وسانجيتا بهاتيا، ولوزا تاديسي.

بطاقات مصممة خصيصاً

 يعمل فريق تاديسي على تطوير أجهزة تشخيصية يمكن استخدامها مباشرةً في عيادات الأطباء وغيرها من مراكز الرعاية الصحية الأولية. يتخصص عملها في التحليل الطيفي، باستخدام الضوء لتحديد البصمات الكيميائية الرئيسية في المواد الكيميائية أو الجزيئات.

يركز فريق بهاتيا جزئيًا على تطوير مجسات الجسيمات النانوية - وهي جسيمات دقيقة يمكن وسمها بعلامة حيوية اصطناعية. تستطيع بهاتيا تصميم هذه العلامات الحيوية بحيث تنفصل عن جسيماتها النانوية فقط في وجود إنزيمات "بروتياز" محددة تنتجها بعض الأمراض.

في دراسة نُشرت  عام 2020 ، أثبت فريق بهاتيا قدرتهم على رصد المؤشرات الحيوية المُنشطرة للالتهاب الرئوي في زفير الفئران المصابة، وقد تم إطلاق هذه المؤشرات بتراكيز منخفضة للغاية، حوالي 10 أجزاء في المليار.

ومع ذلك، تمكن الباحثون من رصد هذه المركبات باستخدام مطياف الكتلة، وهي تقنية بالغة الحساسية ولكنها تتطلب أجهزة ضخمة ومكلفة غير متوفرة على نطاق واسع في البيئات السريرية.