ابداع بینی الکتریکی با توانایی تشخیص بیماری‌های مزمن

محققین آمریکایی یک دماغ برقی را ساخته اند که قادر به تشخیص برخی بیماری های مزمن نظیر سنگ کلیه یا آسم با شناسایی یا پایش است.

در سال ۲۰۱۷ محققین موفق به کشف یک بینی الکتریکی شدند که قادر به تشخیص بیماری ها بود. به تازگی اما محققین دانشگاه ماساچوست آمهرست نانوسیمی را تولید کرده اند که ده هزار برابر باریک تر از موی انسان بوده و قادر است با «بو کردن » ردیاب های شیمیایی مختلف، مجموعه گسترده ای از باکتری های معمول را شناسایی کند.

همچنین بر اساس ادعای موسسه اجراکننده این طرح پژوهشی، دماغ برقي تولید شده توسط آنها می تواند بوی ساطع شده از افراد مبتلا به برخی بیماریها نظیر آسم یا بیماری های کلیه را هم شناسایی کند.

دماغ برقی جدید آمریکایی ها قادر به پایش سلامتی بیماران است

نانوسیم های بسیار باریک مورد بحث قابلیت به هم پیوستن و تشکیل حسگرهایی پوشیدنی را دارند. این حسگرهای پوشیدنی ابزارهای بسیار مهم و مفیدی برای پایش وضعیت سلامت بیماران به شمار می رود.

این پژوهش با همکاري مشترک درک لاولی، استاد برجسته میکروبیولوژی در دانشگاه آمهرست ماساچوست و جون یائو، استاد برق و کامپیوتر این دانشگاه به انجام رسید. هدف نهایی انجام این پروژه، شبیه سازی عملکرد بینی انسان بوده است.

جون یائو، یکی از محققین ارشد این پروژه، در خصوص دماغ برقی جدید ساخته شده گفت: بینی انسان صدها گیرنده مختلف در اختیار دارد که هریک به مولکول خاصی حساس هستند. این گیرنده ها به مراتب حساس تر از هر دستگاه شیمیایی یا مکانیکی کشف شده توسط بشر هستند.

همین امر باعث شد که ما تصمیم بگیریم به جای استفاده از سازه های مصنوعی، بینی انسان را بعنوان منبع الهام خود در طراحی گیرنده های بو قرار دهیم.

برای ساخت این بینی الکتریکی، محققین از یک باکتری به نام Geobacter sulfurreducens استفاده کردند که بطور طبیعی قادر به تولید نانوسیم هایی باریک و با رسانایی الکتریکی است. در گام بعدی، دانشمندان اقدام به تغییر ژنتیکی این باکتری و استفاده از آن نمودند.

بر اساس مصاحبه ای که محقق ارشد این پروژه به تازگی انجام داده است، برداشتن ژن نانوسیم به نام پیلین از باکتری G. sulfurreducens و اتصال آن به باکتری (Bacterium) اشریشا کلای، یکی از شایع ترین باکتری های دنیاست.

تیم پژوهشی سازنده این دماغ برقی همچنین با دستکاری بیشتر ژن نانوسیم، پپتیدی به نام DLESFL را به آن افزودند. این پپتید به شدت به آمونیاک حساس است و آمونیاک در نفس اکثر افرادی که به بیماری های کلیوی مبتلا هستند وجود دارد.

دستکاری کردن این نانوسیم ها باعث شده که میزان پاسخ دهی آن ها به آمونیاک تا صد برابر مقدار معمولی افزایش یابد.

به اعتقاد پژوهشگران فعال بر روی این طرح، نانوسیم های تولید شده به کمک میکروب های طبیعی عملکردی بسیار بهتر از نانوسیم های تولید شده از جنس مواد مرسوم مثل سیلیکون یا فلز خواهند داشت.

کاربردهای این بینی الکتریکی جدید چیست؟

کاربردهای این حسگرهای طبیعی بسیار فراتر از صرفا حس کردن آمونیاک موجود در نفس بیماران کلیوی است!

توشیوکی اوئکی، دیگر نویسنده پژوهش دانشگاه ماساچوست آمهرست که در پروژه دماغ برقی نقشی کلیدی داشته معتقد است که میتوان با طراحی پپتیدهای منحصربفرد که هریک به مولکول خاصی متصل میشوند، بیماری های مختلف را شناسایی کرد.

به بیان دیگر، با طراحی پپتیدهای مخصوص بیماری های گوناگون، این حسگرهای مبتنی بر نانوسیم های طبیعی میتوانند در آینده برای پایش انواع بیماری های در افراد مبتلا به بیماری های مزمن به کار روند.

نتایج این پژوهش فوق العاده در مجله Biosensors and Bioelectrics به چاپ رسیده است.