Covid-19 وإعادة فتحه ، باحثو جامعة واشنطن يصممون كاشفات لـ SARS-CoV-2 في الهواء
كاشفات Covid-19 في الهواء ، الحل لإعادة فتحها؟ في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك إيطاليا ، تتمثل المشكلة الكبرى في هذه المرحلة في إعادة فتح الأماكن العامة والشركات. يقوم الباحثون في جامعة واشنطن بإعداد أداة مفيدة للغاية في هذا المجال ، وهي كاشفات القطرات مع Covid-19 في الهواء.
بالطبع ، إذا ثبت أنها موثوقة وسريعة ، فقد يؤدي ذلك إلى تغيير الأشياء حقًا: التعقيم سيارة إسعاف أو يمكن إجراء جراحة الطبيب لسبب واحد فقط (اكتشاف Covid-19 في الهواء) ، وهذا ينطبق على العديد من مجالات الحياة الأخرى.
هل يمكن تحويل جهاز الاستشعار البيولوجي الذي طوروه منذ سنوات لمرض الزهايمر إلى كاشف محمول جواً للفيروس المسبب لـ COVID-19؟
تم تصميم المستشعر الحيوي لقياس بروتين الزهايمر في الدماغ ، ولكن لم يكن هناك سبب لعدم إمكانية إعادة استخدامه للكشف عن الجسيمات الفيروسية في الهواء بدلاً من ذلك ، كما اعتقدوا. قام Cirrito و Yuede بتجنيد خبير الهباء الجوي راجان تشاكرابارتي ، دكتوراه ، أستاذ مشارك في الطاقة والهندسة البيئية والكيميائية في كلية McKelvey للهندسة بالجامعة للمساعدة في تصميم طريقة للكشف السريع عن فيروس SARS-CoV-2 المحمول جواً ، وهو الفيروس الذي يسبب COVID- 19.
الآن ، بمساعدة منحة قدرها 900,000 دولار من المعهد الوطني لتعاطي الكحول وإدمان الكحول التابع للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، يمتلك الفريق جهازين قيد العمل.
أحدهما هو كاشف الهباء الجوي المصمم لمراقبة جودة الهواء باستمرار في أماكن التجمعات الكبيرة مثل قاعات المؤتمرات والمطارات والمدارس.
والآخر عبارة عن جهاز تحليل تنفس يمكن استخدامه لقياس صحة الأشخاص الذين يدخلون أماكن العمل أو المناطق شبه العامة الأخرى بسرعة ، مثل أجهزة الكشف عن الحمى الحرارية التي يتم استخدامها بالفعل في الحرم الجامعي الطبي بجامعة واشنطن.
Covid-19 والانتشار المحمول جواً: باحثون في جامعة واشنطن
قال Cirrito ، الباحث الرئيسي في التعاون: "لنفترض أن كاشف الهباء الجوي ينفجر وسط حشد كبير من الناس".
"يمكنك إخلاء الغرفة على الفور حتى لا يقضي الأشخاص وقتًا طويلاً في غرفة مع شخص مصاب وربما يكون معديًا ، ووضع علامة على تلك الغرفة لتحسين التنظيف أو التطهير.
يمكن أن يقلل ذلك من احتمالية وجود حدث فائق الانتشار. ومحلل التنفس - تتنفس فيه ، وتحصل على قراءة في الوقت الفعلي ، وإذا كنت واضحًا ، فستستمر ، وإذا لم تكن كذلك ، فستتم إحالتك لمزيد من الاختبارات ".
تم تصميم جهاز الاستشعار الحيوي في الأصل لاكتشاف التغيرات في مستويات بروتين أميلويد بيتا لمرض الزهايمر.
لتحويل مستشعر الأميلويد الحيوي إلى كاشف لفيروس كورونا ، استبدل الباحثون الجسم المضاد الذي يتعرف على الأميلويد بجسم نانوي - وهو جسم مضاد من اللاما - يتعرف على بروتين من فيروس SARS-CoV-2.
تم تطوير الجسم النانوي في المعاهد الوطنية للصحة في مختبر ديفيد برودي ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، عضو هيئة تدريس سابق في قسم طب الأعصاب في كلية الطب.
بمجرد إعادة تصميم جهاز الاستشعار البيولوجي لاكتشاف SARS-CoV-2 ، يجب اختباره باعتباره جهاز استشعار محمول جوا. لكن هناك مشكلة: لا يُعرف الكثير عن كيفية انتقال القطيرات المحملة بالفيروس - عن طريق السعال أو العطس أو حتى التنفس - عبر الهواء ، لذلك لن يكون لدى الباحثين طريقة للتحقق من صحة قراءات المستشعر.
قال تشاكرابارتي: "هناك الكثير من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها". ومن أهمها: ما دور الظروف البيئية والتلوث في انتقال العدوى؟
يمكن للجسيمات الدقيقة مثل السخام أن تسافر لمسافات طويلة بشكل لا يصدق ؛ وصلت جزيئات حرائق الغابات في كاليفورنيا في العام الماضي إلى حدود أوروبا القارية. هل يمكن للقطيرات المحملة بالفيروسات أن تقطع القليل من السخام وتقطع هذه المسافات الشاسعة؟
وعلى الرغم من وجود نماذج تشير إلى كيفية تأثير الرطوبة ودرجة الحرارة والتلوث وما شابه ذلك على حجم القطرات وعمرها ، إلا أنه لم يتم التحقق من صحتها بشكل تجريبي - وليس إلى درجة الثقة في أن مستشعرًا صغيرًا في سيارة قطار يمكنه تصوير الشخص بدقة خطر التعرض.
ستبدأ تجارب تشاكرابارتي بالإجابة على أسئلة حول عينات من قطرات رذاذ السارس المعطل 2 ، والتي سيتم توفيرها من قبل المعاهد الوطنية للصحة وجاكو بون ، دكتوراه ، أستاذ مساعد في الطب.
مع طالبة الدراسات العليا إستر مونرو ، طور الباحثون حجرة بيئية دوارة تشبه سلة تحميص القهوة الدوارة في المدرسة القديمة.
في الداخل ، يمكن تعليق قطيرة فيروسية يتراوح حجمها من بضع عشرات من النانومترات إلى ميكرون ، وتطفو في الحجرة لمدة تصل إلى عدة ساعات.
سيتمكن الباحثون من ضبط متغيرات معينة (درجة الحرارة والرطوبة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية) في الغرفة لفهم أفضل لكيفية تفاعل هذه الجزيئات المتطايرة بالفيروس مع الظروف المتغيرة ، وكذلك كيف يؤثر ذلك على الاكتشاف بواسطة جهاز الاستشعار الحيوي.
في النهاية ، سيكونون قادرين على معرفة كيفية تأثير هذه المتغيرات على قدرة المستشعر على اكتشاف الجسيمات.
بمجرد أن يكون لديهم فهم أفضل لكيفية تأثر قطرات السارس-CoV-2 المحملة بهذه المتغيرات في بيئة مختبرية مفتعلة ، يأتي الهواء المحمّل بالجسيمات الدقيقة ، والمعروف أيضًا باسم PM2.5.
سيتم إدخال الهواء الملوث إلى الغرفة الدوارة البيئية مع القطرات الفيروسية لإجراء فحص تفصيلي.
في هذه المرحلة ، تعتبر خبرة تشاكرابارتي أساسية: في مختبره يمكنه إنتاج ملوثات مختلفة من PM2.5 - السخام والمواد العضوية مثل تلك الناتجة عن حرائق الغابات في كاليفورنيا ، أو من محطة طاقة تعمل بالفحم.
قال: "نريد أن نعرف ماذا يحدث عندما يتم العثور على هذه الجسيمات الدقيقة في الهواء المحيط". "هل يمكن لـ Covid-19 البقاء على قيد الحياة على أسطحها ثم استنشاقها؟"
يجب معالجة هذه الأسئلة قبل طرح نسخة من جهاز الاستشعار الحيوي Cirrito ، تم تعديله لاكتشاف SARS-CoV-2.
سيساعد الفهم الأفضل لكيفية تصرف جزيئات الهباء الجوي الباحثين على تحديد ما إذا كان المستشعر يلتقط كل ما يجب أن يلتقطه - سواء كان ذلك في يوم صافٍ أو ساكن في بيئة ريفية أو في مدينة تعاني من تلوث الهواء.
إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسينتهي جائحة COVID-19 قريبًا ، لكن الأمر مجرد مسألة وقت حتى ظهور الفيروس الخطير التالي المحمول جواً.
قال الباحثون إنه يمكن تحديث الأجهزة لمراقبة التهديدات الأخرى عن طريق استبدال الجسم المضاد لـ SARS-CoV-2 بآخر خاص بفيروس آخر ، مثل سلالة الإنفلونزا الوبائية أو الفيروس التاجي التالي.
قال سيريتو: "ما دام الناس يتجمعون في مجموعات ، فإن التهابات الجهاز التنفسي المعدية ستكون مشكلة".
"لم أفكر قط فيما يخرج من فمي بقدر ما فكرت في العام الماضي.
سيكسبك السعال في محل البقالة مظهرًا غريبًا لفترة طويلة.
ولكن هناك طرقًا للتخفيف من المخاطر ، وأعتقد أن مثل هذه الأجهزة يمكن أن تقطع شوطًا طويلاً نحو السيطرة على انتشار الأمراض الفيروسية مثل COVID-19 ومنح الناس راحة البال عندما يكونون في حشود كبيرة ".
اقرأ أيضا:
تشخيص مرض الزهايمر ، دراسة الباحثين في جامعة واشنطن على بروتين MTBR Tau في السائل النخاعي
تظهر الدراسة أن العدوى السابقة لـ COVID-19 لا تحمي الشباب بالكامل من إعادة العدوى