ساخت پایشگر دقیق قند خون با قطب‌نمای تلفن همراه

دانشمندان موفق شدند قطب‌نمای تلفن همراه را به یک دستگاه پایش قند خون تبدیل کنند.

کد خبر: ۶۸۶۷۲۷

تاریخ: ۱۵ فروردين ۱۴۰۳ - ۱۶:۴۴

به گزارش ایران اکونومیست، مغناطیس‌سنج یا قطب‌نمای داخلی تقریباً در همه تلفن‌های همراه فعلی یافت می‌شود که جهت میدان مغناطیسی زمین را تشخیص و اطلاعات ناوبری حیاتی را ارائه می‌دهد.

به نقل از آی‌ای، اکنون به لطف یک فناوری جدید، یک مغناطیس‌سنج استاندارد تلفن همراه می‌تواند کاربرد کاملاً متفاوتی داشته باشد.

این سیستم جدید، تلفن‌های همراه را قادر می‌سازد تا سطح گلوکز را که نشانگر دیابت است، با دقت بسیار عالی اندازه‌گیری کنند.

ضمن اینکه چندین شاخص زیست پزشکی دیگر می‌توانند با استفاده از روشی مشابه به سرعت و به صورت مقرون به صرفه اندازه‌گیری شوند.

ساختار مواد مغناطیسی مغناطیس‌سنج در پاسخ به محرک‌های بیولوژیکی یا محیطی تغییر می‌کند. این ویژگی می‌تواند به تشخیص یا نظارت بر بیماری کمک کند.

اندازه‌گیری با استفاده از یک هیدروژل جدید

دانشمندان در تحقیقات اثبات مفهوم خود، یک چاله مینیاتوری حاوی محلول مورد بررسی و یک نوار هیدروژل را به یک تلفن همراه متصل کردند. این هیدروژل یک ماده متخلخل است که با غوطه‌ور شدن در آب منبسط می‌شود.

پژوهشگران این هیدروژل را برای انبساط یا انقباض در پاسخ به وجود گلوکز یا مقادیر pH ساخته‌اند. آنها داخل این هیدروژل، ذرات مغناطیسی میکروسکوپی را کاشتند.

پژوهشگران می‌گویند، تغییرات در سطوح pH با بسیاری از مشکلات بیولوژیکی مرتبط است و انبساط و انقباض هیدروژل‌ها باعث می‌شود که ذرات مغناطیسی نسبت به مغناطیس‌سنج تلفن همراه در جهات مختلف مهاجرت کنند.

این به مغناطیس‌سنج اجازه می‌دهد تا تغییرات مرتبط در قدرت میدان مغناطیسی را تشخیص دهد و بسنجد.

دانشمندان با استفاده از این روش توانستند غلظت گلوکز را تا چند میلیونیم مول تشخیص دهند. مول یک واحد اندازه‌گیری است که تعداد معینی از اتم‌ها یا مولکول‌های یک ماده را نشان می‌دهد.

به گفته پژوهشگران، در حالی که می‌توان از یک قطره خون برای پایش گلوکز در خانه استفاده کرد، اما چنین حساسیت بالایی ممکن است در نهایت امکان آزمایش معمول برای گلوکز در بزاق را فراهم کند که غلظت قند بسیار کمتری دارد.

کاربردهای متنوع در آزمایش

هیدروژل‌هایی که مهندسی شده‌اند یا اصطلاحا «هوشمند» هستند، مانند همین نمونه‌ای که توسط این تیم استفاده می‌شود، می‌توانند به انواع مختلفی از مواد واکنش نشان دهند که پژوهشگران حوزه پزشکی ممکن است بخواهند آنها را ارزیابی کنند. آنها همچنین نسبتاً آسان ساخته می‌شوند و ارزان هستند.

این تیم در مطالعات خود لایه‌های منفرد از دو هیدروژل مجزا را لایه‌بندی کردند. هر هیدروژل با انقباض و انبساط با سرعت متفاوت به pH یا گلوکز پاسخ می‌دهد.

این لایه‌ها تحرک هیدروژل‌ها را افزایش می‌دهند که این امر نظارت بر تغییرات قدرت میدان مغناطیسی را برای مغناطیس‌سنج ساده‌تر می‌کند.

پژوهشگران ادعا می‌کنند که به زودی قادر خواهند بود هیستامین‌ها، پروتئین‌های خاص و دی‌ان‌ای را در غلظت‌های کمتر از چند ۱۰ نانومول شناسایی کنند. این یعنی به زودی قدرت تشخیص مقادیر یک میلیاردم مول را خواهند داشت.

این پیشرفت می‌تواند بسیار مفید باشد. به عنوان مثال، تشخیص هیستامین‌ها معمولاً شامل جمع‌آوری ادرار ۲۴ ساعته و یک مطالعه آزمایشگاهی پیچیده است. پزشکان معمولاً هیستامین‌ها را در ادرار در غلظت‌های بین ۴۵ تا ۱۹۰ نانومول شناسایی می‌کنند.

مارک فریس پژوهشگر این مطالعه در بیانیه‌ای گفت: آزمایش در خانه با استفاده از یک مغناطیس‌سنج تلفن همراه حساس به غلظت‌های نانومولی باعث می‌شود اندازه‌گیری‌ها با دردسر کمتری انجام شوند.

بهبود حساسیت به ویژه زمانی که مقادیر محدودی از یک ماده برای آزمایش در دسترس باشد، بسیار مهم می‌شود.

طبق تحقیقات این تیم، یک مغناطیس‌سنج تلفن هوشمند می‌تواند سطوح pH را با کسری از هزینه و با همان حساسیت یک دستگاه پیشرفته که هزاران دلار قیمت دارد، آزمایش کند.

نوارهای آزمایش هیدروژل

یک دانشمند محیط زیست می‌تواند pH نمونه‌های آب زیرزمینی را در محل با دقت بیشتری نسبت به نوار آزمایش تورنسل تجزیه و تحلیل کند. همچنین آبجوسازان و نانوایان می‌توانند از مغناطیس‌سنج برای آزمایش سریع pH مایعات مختلف برای تکمیل کار خود استفاده کنند.

اکنون دانشمندان برای اطمینان از ماندگاری طولانی این نوارهای آزمایش هیدروژل و قابلیت تولید انبوه آنها باید راهی برای سودآوری سنجش با تلفن همراه بیاندیشند.

در حالت ایده‌آل، آنها باید نوارهای هیدروژل را طوری طراحی کنند که سریع‌تر به محرک‌های محیطی پاسخ دهند تا اندازه‌گیری‌ها را تسریع کنند.

این تیم از موسسه ملی استاندارد و فناوری(NIST) تحقیقات خود را در مجله Nature Communications منتشر کرده است.