یکی از برگزیدگان جایزه مصطفی(ع) موفق به طراحی و توسعه دستگاه تشخیص زودهنگام ویروس کرونا شده که با استفاده از یک نمونه خلط و تنها در ۳۰ ثانیه حضور کووید-۱۹ در بدن را تشخیص می‌دهد.
شهدای ایران؛ تست PCR یکی از پرکاربردترین و مطمئن‌ترین روش‌ها برای تشخیص کرونا به شمار می‌رود. با این حال نتایج این تست دو تا سه روز بعد از انجام آزمایش مشخص می‌شود، بنابراین امکان دارد طی این زمان فرد در معرض ویروس قرار گرفته باشد. حال یک دانشمند ایرانی موفق به طراحی و ساخت دستگاهی شده که با استفاده از یک نمونه خلط طی مدت زمان کوتاهی مشخص می‌کند که ویروس در بدن فرد وجود دارد یا خیر.نحوه کار دستگاه تشخیص زودهنگام کرونا
محمد عبدالاحد که مجری طرح دستگاه تشخیص زودهنگان کرونا، عضو هئیت علمی دانشکده مهندسی دانشگاه تهران و از برگزیدگان جایزه مصطفی(ص) ۲۰۱۹ است، اواسط اسفند سال گذشته شروع به کار روی دستگاه تشخیص زودهنگام کرونا کرد. آزمایش‌های اولیه در اردیبهشت سال جاری انجام شد که نتایج مثبتی به ارمغان آورد. پس از انجام تست‌های بالینی، مجوزهای لازم برای تست کلینیکی گرفته شد و این مرحله با همکاری یک گروه تخصصی متشکل از متخصصان ICU، ویروس‌شناس، رادیولوژی و عفونی صورت گرفت.
در زمان ابتلا به کرونا، ویروس وارد سلول‌های ریه شده و پس از جای‌گیری در آنها شروع به ترشح ماده‌ای به نام راس یا ROS می‌کند. این ماده در خلط بیمار ظاهر می‌شود و می‌توان با گرفتن یک نمونه از خلط ته گلوی بیمار و ترکیب آن با یک سی‌سی آب مقطر بررسی کرد که ویروس در بدن فرد وجود دارد یا خیر. سرپروپ این دستگاه مجهز به سه سوزن با پوشش نانوساختاری است که نقش نانوحسوگر را ایفا می‌کنند. به عبارت دیگر این دستگاه ویروس کرونا را تشخیص نمی‌دهد بلکه راس ترشح‌شده توسط این ویروس شناسایی می‌شود.
راس چیست؟
ویروس پس از ورود به بدن، شروع به تکثیر و تقسیم کرده و نقشه ژنتیکی خود را به سلول‌های ریوی دیکته می‌کند که در نتیجه این امر متابولیسم بدن افزایش پیدا می‌کند. این فرایند باعث تولید اکسیژن فعال یا راس درون‌سلولی می‌شود. راس درون‌سلولی تا زمانی که به اشباع نرسد، به بیرون نفوذ نمی‌کند اما پس از عبور از حد اشباع، به بیرون سلول ریوی نفوذ می‌کند. این امر باعث آلودگی اکسیژن‌های فعال در محیط تنفسی می‌شود.
سیستم‌های دفاعی درون‌سلولی متوجه متابولیسم غیرطبیعی سلول‌های ریوی تحت تاثیر عامل خارجی شده و برای برطرف کردن آن وارد عمل می‌شود. مکانیسم دفاعی برای از بین بردن این متابولیسم غیرطبیعی، اکسیژن‌های فعال سمی تولید می‌کنند. در مرحله دوم بیماری میزان اکسیژن فعال افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه هم‌افزایی اکسیژن فعال در مرحله اول و دوم، مقداری از آن به محیط ریه نفوذ می‌کند.
ریه؛ اندامی که به صورت جزیره‌ای کار می‌کند
معمولاً وقتی ریه دچار التهاب می‌شود، تمایلی به دخالت دادن سیستم ایمنی مرکزی ندارد و سعی می‌کند به تنهایی مشکل را برطرف کند. زمانی که سیستم ایمنی مرکزی وارد عمل می‌شود تا التهاب ریه را برطرف کند، باعث ایجاد اختلال در فعالیت ریه می‌شود. این امر نه‌تنها باعث کم‌اکسیژنی در فرد می‌شود بلکه باقی اندام‌های بدن نیز با کمبود اکسیژن مواجه می‌شوند.
ویروس کرونا آنزیم‌هایی ترشح می‌کند که باعث فعال شدن سیستم ایمنی مرکزی می‌شود. بنابراین در صورتی که سیستم دفاعی درون‌سلولی موفق به برطرف کردن التهاب ریه نشود، سلول‌های ریوی پاره شده و ویروس‌ها، برخی از آنزیم‌ها و راس‌ها به صورت همزمان خارج می‌شوند. با افزایش سطح راس و آزادسازی آنزیم‌ها سیستم ایمنی مرکزی فعال می‌شود و طوفان سیتوکینی به راه می‌افتد. سیتوکین، آنزیم‌های هشداردهنده التهاب عفونت درون بدنی هستند که در پاسخ به تحریک ترشح می‌شوند و وظیفه آنها انتقال پیام بین یاخته‌هاست.
ترشح این آنزیم‌ها باعث فعال شدن سلول‌های ایمنی شده که در نتیجه منجر به افزایش فعالیت کووید-۱۹ و ترشح آنزیم‌های هشداردهنده می‌شود. بدین‌ترتیب حجم بالایی از سلول‌های ایمنی وارد ریه شده و کلونی‌هایی را برای از بین بردن ویروس ایجاد می‌کنند. این فرایند نیز باعث تولید اکسیژن فال می‌شود که در کنار از بین بردن ویروس، سلول‌ها و بافت ریه را نیز از بین می‌برد. درواقع تصاویر اسکن ریه افراد مبتلا به نوع حاد کرونا، بقایای سلول‌های ایمنی، ویروس‌ها، سلول‌ها و بافت ریوی را به تصویر می‌کشد که به دلیل برهم‌کنش شدید سیستم ایمنی و سلول‌های ریوی رخ داده است.
دستگاهی برای غربالگری کرونا
تقسیم ویروس کرونا ۷۰ برابر بیشتر از ویروس‌های معمولی است و به همین دلیل راس تولیدی از کووید-۱۹ بیشتر از ویروس‌های دیگر است. علاوه‌بر کرونا، راس در بیماری سل و آسم نیز ترشح می‌شود. حال سوال اینجاست که اگر جواب تست این دستگاه مثبت باشد، چگونه تشخیص دهیم راس برای کدام یک از سه بیماری است. براساس نتایج بررسی‌ها، کمتر از یک درصد از بیمارانی که در شرایط همه‌گیری کرونا با التهاب ریه به بیمارستان‌ها مراجعه می‌کنند، غیرکرونایی هستند و شناسایی راس در نمونه خلط آنها در ۹۹ درصد مواقع نشانه کروناست.
دستگاه تشخیص زودهنگام کرونا دارای سه فاز تشخیصی است که شامل منفی، مثبت و مشکوک می‌شود. در صورت مشکوک بودن فرد باید خود را از دیگران جدا کند و اصول بهداشتی را به طور کامل رعایت کند تا از انتقال ویروس به دیگران جلوگیری شود. اگر جواب تست فرد مثبت باشد نیز باید فرایندهای درمانی را شروع کند. یکی از نکات این دستگاه تشخیص افراد مبتلا به کروناست که هیچ علائمی ندارند، این امر می‌تواند انتقال ویروس به دیگران را تا میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.
شناسایی راس یکی از ابزارهای تشخیصی حیاتی در شرایط فعلی به شمار می‌رود که توانایی تشخیص میزان و شدت بیماری را نیز دارد. این ابزار کمک‌تشخیصی می‌تواند کمک شایان توجهی به کادر درمان کند. از سوی دیگر کاربرد این دستگاه تنها به تشخیص کرونا محدود نمی‌شود و بیماری‌های ریوی دیگر را نیز شناسایی می‌کند.
معمولاً وقتی ریه دچار التهاب می‌شود، تمایلی به دخالت دادن سیستم ایمنی مرکزی ندارد و سعی می‌کند به تنهایی مشکل را برطرف کند. زمانی که سیستم ایمنی مرکزی وارد عمل می‌شود تا التهاب ریه را برطرف کند، باعث ایجاد اختلال در فعالیت ریه می‌شود. این امر نه‌تنها باعث کم‌اکسیژنی در فرد می‌شود بلکه باقی اندام‌های بدن نیز با کمبود اکسیژن مواجه می‌شوند.
ویروس کرونا آنزیم‌هایی ترشح می‌کند که باعث فعال شدن سیستم ایمنی مرکزی می‌شود. بنابراین در صورتی که سیستم دفاعی درون‌سلولی موفق به برطرف کردن التهاب ریه نشود، سلول‌های ریوی پاره شده و ویروس‌ها، برخی از آنزیم‌ها و راس‌ها به صورت همزمان خارج می‌شوند. با افزایش سطح راس و آزادسازی آنزیم‌ها سیستم ایمنی مرکزی فعال می‌شود و طوفان سیتوکینی به راه می‌افتد. سیتوکین، آنزیم‌های هشداردهنده التهاب عفونت درون بدنی هستند که در پاسخ به تحریک ترشح می‌شوند و وظیفه آنها انتقال پیام بین یاخته‌هاست.
ترشح این آنزیم‌ها باعث فعال شدن سلول‌های ایمنی شده که در نتیجه منجر به افزایش فعالیت کووید-۱۹ و ترشح آنزیم‌های هشداردهنده می‌شود. بدین‌ترتیب حجم بالایی از سلول‌های ایمنی وارد ریه شده و کلونی‌هایی را برای از بین بردن ویروس ایجاد می‌کنند. این فرایند نیز باعث تولید اکسیژن فال می‌شود که در کنار از بین بردن ویروس، سلول‌ها و بافت ریه را نیز از بین می‌برد. درواقع تصاویر اسکن ریه افراد مبتلا به نوع حاد کرونا، بقایای سلول‌های ایمنی، ویروس‌ها، سلول‌ها و بافت ریوی را به تصویر می‌کشد که به دلیل برهم‌کنش شدید سیستم ایمنی و سلول‌های ریوی رخ داده است.
دستگاهی برای غربالگری کرونا
تقسیم ویروس کرونا ۷۰ برابر بیشتر از ویروس‌های معمولی است و به همین دلیل راس تولیدی از کووید-۱۹ بیشتر از ویروس‌های دیگر است. علاوه‌بر کرونا، راس در بیماری سل و آسم نیز ترشح می‌شود. حال سوال اینجاست که اگر جواب تست این دستگاه مثبت باشد، چگونه تشخیص دهیم راس برای کدام یک از سه بیماری است. براساس نتایج بررسی‌ها، کمتر از یک درصد از بیمارانی که در شرایط همه‌گیری کرونا با التهاب ریه به بیمارستان‌ها مراجعه می‌کنند، غیرکرونایی هستند و شناسایی راس در نمونه خلط آنها در ۹۹ درصد مواقع نشانه کروناست.
دستگاه تشخیص زودهنگام کرونا دارای سه فاز تشخیصی است که شامل منفی، مثبت و مشکوک می‌شود. در صورت مشکوک بودن فرد باید خود را از دیگران جدا کند و اصول بهداشتی را به طور کامل رعایت کند تا از انتقال ویروس به دیگران جلوگیری شود. اگر جواب تست فرد مثبت باشد نیز باید فرایندهای درمانی را شروع کند. یکی از نکات این دستگاه تشخیص افراد مبتلا به کروناست که هیچ علائمی ندارند، این امر می‌تواند انتقال ویروس به دیگران را تا میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.
شناسایی راس یکی از ابزارهای تشخیصی حیاتی در شرایط فعلی به شمار می‌رود که توانایی تشخیص میزان و شدت بیماری را نیز دارد. این ابزار کمک‌تشخیصی می‌تواند کمک شایان توجهی به کادر درمان کند. از سوی دیگر کاربرد این دستگاه تنها به تشخیص کرونا محدود نمی‌شود و بیماری‌های ریوی دیگر را نیز شناسایی می‌کند.
