علماء يطورون أجهزة استشعار بلاستيكية لمراقبة العديد من الحالات الصحية

112

طور فريق من الباحثين الدوليين أجهزة استشعار بلاستيكية منخفضة التكلفة مصنوعة من مواد بلاستيكية شبه موصلة.

وتستطيع هذه الأجهزة تشخيص ومراقبة مجموعة واسعة من الحالات الصحية؛ كمضاعفات ما بعد الجراحة أو الأمراض العصبية التنكسية.

كما تستطيع أيضاً قياس تركيزات نواتج الأيض_مثل اللاكتات أو الجلوكوز_ المتواجدة في العرق أو الدموع أو اللعاب أو الدم.

ونظراً لسهولة عمل تلك الأجهزة وبساطة استخدامها، فإنها تسمح بمراقبة مُختلف الظروف الصحية بسرعة ودقة مقابل التكلفة المنخفضة.

يتميز الجهاز الجديد ببساطة تصميمه مقارنةً بأجهزة الاستشعار الموجودة، كما أن لديه القدرة على مراقبة الحالات الصحية وصولاً للمستوى الخلوي.

وقد نشرت نتائج دراسة أجهزة الاستشعار الجديدة في مجلة (Science Advances) العلمية.

أجهزة استشعار بلاستيكية لمراقبة المرضى

تم تطوير الجهاز من قبل فريق بقيادة جامعة كامبردج، وجامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا في المملكة العربية السعودية.

تقول الدكتورة آنا ماريا_قسم الهندسة الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية بجامعة كامبريدج: “لقد ابتكرنا أجهزة استشعار بلاستيكية تتفوق كثيراً على تلك الكهروكيميائية التقليدية _التي تحوي مجموعة من الإنزيمات كمادة استشعار”.

“كما كانت مشكلة نقص الحساسية وضعف الإشارة تواجهنا عند استخدامنا لأجهزة الاستشعار التقليدية؛ لذا كان من الضروري إضافة أسلاك جزيئية إلى أجهزتنا الجديدة لتعزيز قوة الإشارة”.

وقد عَمل الفريق في ذلك البحث على تطوير أجهزة استشعار بلاستيكية مستخدمين بوليمرات حديثة مُصممة بواسطة إمبريال كوليدج.

كيفية عمل أجهزة الاستشعار الجديدة

تعمل تلك البوليمرات بمثابة أسلاك جزيئية، تستقبل الأيونات الناتجة عن التفاعلات الكهروكيميائية التي تحدث بداخل الجسم وبشكل مباشر.

ولذلك، فإنه عندما تتلامس هذه البوليمرات مع سائل كالعرق أو الدموع أو الدم، فإنها تمتص الأيونات ويتضخم حجمها، وتصبح مدمجة مع السائل.

وهذا يؤدي إلى جعل أجهزة الاستشعار البلاستيكية أكثر حساسية، وذلك مقارنةً مع أجهزة الاستشعار التقليدية المصنوعة من الأقطاب المعدنية.

وبالإضافة لذلك، فإنه عندما يتم دمج تلك المستشعرات في دوائر أكثر تعقيداً_كالترانزستور_فإنها تستطيع تضخيم الإشارة على الرغم من صغر حجمها.

لقد اعتمدت الاختبارات الأولية لتقييم الأجهزة الجديدة على قياس مستويات اللاكتات، وهو أمر مفيد في تطبيقات اللياقة البدنية أو متابعات ما بعد الجراحة.

ووفقاً للباحثين، فإنه يمكن تعديل المستشعر بسهولة لاكتشاف العديد من نواتج الأيض الأخرى، مثل الجلوكوز أو الكوليسترول.

تقول ماريا: “هذه هي المرة الأولى التي تُستخدم فيها البوليمرات في الكشف المباشر عن نواتج الأيض في السوائل الحيوية للجسم”.

“إن ذلك يفتح اتجاهات جديدة في مجال الاستشعار الحيوي، حيث يمكننا تصميم البوليمرات المختلفة للتفاعل مع العديد المواد الحيوية؛ مما يؤدي إلى حصولنا على أجهزة استشعار أكثر حساسية وانتقائية”.

وحيث أن المستشعر لا يتكون من معادن ثمينة كالذهب أو البلاتين، فإنه يمكن تصنيعه بأقل تكلفة واستخدامه في كجهاز استشعار قابل للارتداء أو الزرع.

وتؤكد ماريا أن المستشعر الجديد قد يسمح بمراقبة النشاط الدماغي بدقة تحت الظروف المختلفة_أثناء أو قبل النوبة العصبية_ مما يُفيد في التنبؤ بحدوثها وتقييم العلاج المطلوب.