منوعات

يمكن لبوصلة الهاتف الخليوي قياس تركيزات صغيرة من المركبات المهمة لصحة الإنسان

تحتوي جميع الهواتف المحمولة الحديثة تقريبًا على بوصلة مدمجة، أو مقياس المغناطيسية، الذي يكتشف اتجاه المجال المغناطيسي للأرض، مما يوفر المعلومات الأساسية للملاحة. الآن، قام فريق من الباحثين في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بتطوير تقنية تستخدم مقياس مغناطيسي عادي للهاتف الخلوي لغرض مختلف تمامًا: قياس تركيز الجلوكوز، وهو علامة على مرض السكري، بدقة كبيرة.

ويمكن استخدام نفس التقنية، التي تستخدم مقياس المغناطيسية جنبًا إلى جنب مع المواد المغناطيسية المصممة لتغيير الشكل استجابةً للإشارات البيولوجية أو البيئية، لقياس مجموعة من الخصائص الطبية الحيوية الأخرى بسرعة وبتكلفة زهيدة لرصد أو تشخيص الأمراض البشرية. وقال غاري زابو، عالم المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، إن هذه الطريقة لديها أيضًا القدرة على اكتشاف السموم البيئية.

وفي دراستهم لإثبات المفهوم، قام مارك فيريس، الباحث في المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST)، بربط بئر صغيرة تحتوي على محلول الاختبار وشريط من الهيدروجيل – وهي مادة مسامية تنتفخ عند غمرها في الماء – بهاتف محمول. قام الباحثون بدمج جزيئات مغناطيسية صغيرة في الهلام المائي، والتي صمموها للاستجابة إما لوجود مستويات الجلوكوز أو الرقم الهيدروجيني (مقياس الحموضة) عن طريق التوسع أو الانكماش. يمكن أن ترتبط التغيرات في الرقم الهيدروجيني باضطرابات بيولوجية مختلفة.

ومع نمو الهلاميات المائية أو تقلصها، قامت بتحريك الجزيئات المغناطيسية أقرب أو أبعد من مقياس المغناطيسية بالهاتف الخلوي، الذي اكتشف التغيرات المقابلة في قوة المجال المغناطيسي. باستخدام هذه الإستراتيجية، قام الباحثون بقياس تركيزات الجلوكوز صغيرة مثل بضعة أجزاء من المليون من المول (الوحدة العلمية لعدد معين من الذرات أو الجزيئات في المادة). على الرغم من أن هذه الحساسية العالية ليست مطلوبة للمراقبة المنزلية لمستويات الجلوكوز باستخدام قطرة دم، إلا أنها قد تتيح في المستقبل إجراء اختبار روتيني للجلوكوز في اللعاب، الذي يحتوي على تركيز أقل بكثير من السكر.

أبلغ الباحثون عن النتائج التي توصلوا إليها في طبعة 30 مارس 2024 من الاتصالات الطبيعية.

وقال فيريس إن الهلاميات المائية المهندسة أو “الذكية”، مثل تلك التي يستخدمها فريق NIST، غير مكلفة وسهلة الصنع نسبيًا، ويمكن تصميمها للتفاعل مع مجموعة من المركبات المختلفة التي قد يرغب الباحثون الطبيون في قياسها. في تجاربهم، قام هو وزابو بتكديس طبقات مفردة من هلامين مائيين مختلفين، كل منهما ينكمش ويتوسع بمعدلات مختلفة استجابةً لدرجة الحموضة أو الجلوكوز. قامت هذه الطبقات الثنائية بتضخيم حركة الهلاميات المائية، مما سمح لمقياس المغناطيسية بتتبع التغيرات في شدة المجال المغناطيسي بسهولة أكبر.

ونظرًا لأن هذه التقنية لا تتطلب أي إلكترونيات أو مصادر طاقة غير الهواتف المحمولة، أو أي معالجة خاصة للعينة، فإنها توفر طريقة غير مكلفة لإجراء الاختبار، حتى في المواقع ذات موارد الطاقة المنخفضة نسبيًا.

يمكن للجهود المستقبلية لتحسين دقة هذه القياسات باستخدام مقاييس المغناطيسية في الهاتف الخلوي أن تمكن من اكتشاف خيوط معينة من الحمض النووي والبروتينات والهستامين – وهي مركبات تشارك في الاستجابة المناعية للجسم – بتركيزات منخفضة تصل إلى بضع عشرات من النانومولات (جزء من المليار من المول). . .

ومن الممكن أن يكون لهذا التحسن فوائد كبيرة. على سبيل المثال، فإن قياس الهيستامين، الذي يتم اكتشافه عادةً في البول بتركيزات تتراوح من 45 إلى 190 نانومول تقريبًا، يتطلب عادةً جمع البول على مدار 24 ساعة وتحليلًا مختبريًا متطورًا.

وقال فيريس: “إن الاختبار المنزلي باستخدام مقياس مغناطيسي للهاتف الخلوي الحساس للتركيزات النانوية سيسمح بإجراء القياسات بمتاعب أقل بكثير”. وأضاف زابو بشكل أعم، أن زيادة الحساسية ستكون ضرورية عندما لا تتوفر سوى كمية صغيرة من المادة للاختبار بكميات مخففة للغاية.

وبالمثل، تشير دراسة الفريق إلى أن مقياس المغناطيسية الموجود في الهاتف المحمول يمكنه قياس مستويات الأس الهيدروجيني بنفس حساسية جهاز قياس بقيمة ألف دولار، ولكن بجزء صغير من التكلفة. يمكن لمصنع البيرة أو الخباز في المنزل استخدام مقياس المغناطيسية لاختبار الرقم الهيدروجيني للسوائل المختلفة بسرعة لصقل حرفته، ويمكن لعالم البيئة قياس الرقم الهيدروجيني لعينات المياه الجوفية في الموقع بدقة أكبر مما يمكن أن يوفره اختبار شريط عباد الشمس.

وقال زابو إنه من أجل جعل قياسات الهاتف المحمول نجاحًا تجاريًا، سيحتاج المهندسون إلى تطوير طريقة لإنتاج شرائط اختبار الهيدروجيل بكميات كبيرة والتأكد من أن لها مدة صلاحية طويلة. وأضاف أنه من الناحية المثالية، ينبغي تصميم شرائح الهيدروجيل للاستجابة بسرعة أكبر للإشارات البيئية لتسريع القياسات.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى