ابداع دستگاه سنجش ترکیبات خون و مایعات بدن
آزمایشگاه تشخیص پزشکی درخانه
محققان در تلاش برای دستیابی به روشی برای آزمایش ترکیبات موجود در مایعات بدن انسان و کمک به بیماران جهت تشخیص سریع و به‌موقع تغییرات و نارسایی‌های پزشکی، موفق شدند دستگاه تشخیص پزشکی فوری در خانه ابداع کنند.
کد خبر: ۱۵۴۰۷
تاریخ: ۱۶ تير ۱۳۹۸ - ۱۴:۴۰
در تلاشی دیگر قرار است این دستگاه با کارایی ویژه جهت تشخیص هورمون‌های استرس در خون، عرق و حتی بزاق انسان استفاده شود. اخیرا محققان در دانشگاه سینسیناتی موفق به انجام آزمایشی شده‌اند که می‌تواند به آسانی و بدون انجام اقدامات پیچیده فقط با استفاده از ترشحاتی چون عرق، خون، ادار یا بزاق دهان، میزان هورمون‌های استرس را اندازه‌گیری کند. محققان امیدوارند که این روش‌ها درنهایت امکان دستیابی به دستگاه‌های ساده‌ای را فراهم کند که به بیماران امکان می‌دهد در خانه و بدون زحمت وضعیت سلامت خود را مورد نظارت و بررسی قرار دهند.
طبق این بررسی‌ها که نتایج آن در American Chemical Society Sensors منتشر شده حاکی از آن است که روش‌های جدید مونیتورینگ بدن را با استفاده از وسایل ساده امکان‌پذیر می‌کنند.
«اندرو استکل» دانشمند برجسته و استاد مهندسی الکترونیک درکالج مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه UC می‌گوید: «هدف اصلی من دسترسی به روشی است که به کمک آن بتوان اطلاعات را به‌دست آورده و تفسیر کرد. این روش ممکن است تمام اطلاعات لازم را به شما بدهد و درکنار آن به شما می‌تواند بگوید که آیا به کمک‌های حرفه‌ای و پزشکی نیاز دارید یا خیر.»
این محققان دستگاهی را ابداع کرده‌اند که با استفاده از نور ماورای بنفش می‌تواند هورمون‌های استرس را در محدوده یک قطره از مایعات بدن همانند یک قطره خون، ادرار، عرق یا بزاق دهان شناسایی و اندازه‌گیری کند. استکل می‌گوید: «نشانگرهای زیستی یا ردپای استرس، هرچند در مقادیری متفاوت اما در همه مایعات بدن یافت می‌شود و از این رو به‌سادگی قابل ردیابی هستند. علاوه براین، این هورمون‌ها فقط نشانگرهای زیستی واحد نیستند بلکه نشانگرهای زیستی چندگانه‌اند و از این رو می‌توان آن‌ها را در مایعات مختلف بدن انسان به کار برد. این قابلیتی منحصر به فرد است.»
شناسایی قاتل خاموش
استرس به دلیل اثر مرموز و پایداری که بر تمام ارگان‌های بدن از قلب گرفته تا سلامت روانی دارد، بیشتر به‌عنوان «قاتل خاموش» شناخته شده است. در محیط پراسترس کنونی ما، واکنش بدن به استرس آن‌قدر زیاد فعال می‌شود که غالبا فرصت لازم برای بازگشت به حالت طبیعی و عادی به دست نمی‌آید و به‌این خاطر است که استرس‌های گاه به گاه، تبدیل به استرس مزمن می‌شوند.
استرس پاسخ طبیعی بدن به خطر است اما از آن‌جا که استرس، میزان انرژی مورد نیاز را زیاد می‌کند و بدن برای به‌دست آوردن انرژی، هورمونی آزاد می‌کند که باعث افزایش قند خون می‌شود. بنابراین استرس‌های روحی یا جسمی که طی بیماری یا جراحت رخ می‌دهد، می‌تواند قند خونی را که در کبد و سلول‌های عضلانی ذخیره شده است، آزاد کند. هورمون‌های استرس‌زا شامل کورتیزول، آدرنالین و هورمون رشد، به‌طور طبیعی، توانایی افزایش قند خون را دارند.
از دیگر سو اثبات شده است که استرس و اضطراب جزو فاکتورهای روان‌شناسی و فیزیولوژیکی هستند که می‌توانند به‌طورموقت فشار خون را بالا ببرند و افزایش فشار خون سبب فشار بر دیواره رگ‌ها و بروز بیماری‌های قلبی می‌شود. بنابراین شناسایی و سنجش هورمون‌های استرس در خون، جدا از عوارض روانی، می‌تواند پیش هشداری برای بروز بعضی بیماری‌های جسمی دیگر باشد.
استکل که سال‌ها در آزماشگاه‌های نانوالکترونیک خود در حال بررسی حسگرهای زیستی یا Biosensor است، در آخرین مقاله در ژورنال علمی American Chemical Society Sensors مطلبی دارد که حاوی بخشی از مجموعه تحقیقات گروه اوست که در این زمینه به رشته نگارش درآمده است. در این ژورنال همچنین مقاله‌ای است که روش‌های تشخیص نقطه‌ای نشانگرهای زیستی استرس را مورد بررسی قرار داده است.
اما آنچه الهام‌بخش استکل در این بررسی‌ها بوده، تجربه شخصی او درمراقبت از پدر بیمارش بود که بحران‌های سلامت و بهداشتی او سبب شد استکل از تحقیقات و دیدگاه‌هایی مطلع شود که در زمینه آزمایش‌های خانگی پزشکی مرتبط با بیماری‌های مختلف وجود داشته و درعین حال بسیار مفیدند.
استکل می‌گوید: «بیشتر اوقات ناگزیر بودم برای تعیین و تنظیم مقدار داروی مصرفی برای پدرم، او را به آزمایشگاه یا مطب پزشک ببرم. این وضعیت سبب شد به فکر بیفتم که چقدر خوب بود اگر می‌توانست این آزمایش‌ها را خودش در خانه و بدون کمک دیگران انجام دهد تا مطمئن شود که آیا مشکل جدی وجود دارد یا فقط تصور شخصی‌اش است.»
با ابداع این دستگاه، شاید بتوان گفت که از این پس به جای این‌که بیمار به آزمایشگاه برود، شاید بتوان آزمایشگاه را به خانه بیمار آورد اما استکل تاکید دارد که چنین چیزی هدف او نیست.
استکل می‌گوید: «ارائه و ساخت این دستگاه و انجام این آزمایش‌ها، به هیچ‌وجه به معنی جایگزین کردن این روش به جای آزمایش‌های پزشکی در آزمایشگاه نیست بلکه هدف اصلی آن است که با ارائه اطلاعات کلی تصویری کمابیش روشن از وضعیت جسمی‌شان بدهد.»
مونیتورینگ کارکنان در مشاغل پراسترس
دانشگاه UC در انجام این مطالعات از پشتیبانی و کمک مالی بنیاد ملی علوم و نیز آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی ارتش ایالات متحده برخوردار بوده است. زیرا به گفته استکل ارتش درباره استرس‌های شدید در بعضی خلبانان و نیز دیگر نیروهای ارتش درعملیات هوایی، سنجش توانایی تحمل، نحوه عملکرد انسان مطالعه و تحقیق می‌کرد.
استکل می‌گوید: «از آن‌جا که خلبانان در عملیات و ماموریت‌های هوایی تحت‌فشارهای شدید روانی قرار می‌گیرند، بخش کنترل در پایگاه‌های زمینی نیاز دارد که اطلاعات دقیقی درباره آستانه تحمل‌پذیری و کنترل هر یک از نیروها را در انجام موفق ماموریت‌ها در اختیار داشته باشد و به این وسیله بتواند پیش از وقوع، از هرگونه عواقب فاجعه‌باری درعملیات هوایی جلوگیری کند.»
به گفته استکل دستگاه ابداع شده در این پروژه تحقیقاتی کاربردهای وسیعی دارد و از این رو آزمایشگاه او در پی دستیابی به فرصت‌های تجاری است.
او تاکید دارد این دستگاه قرار نیست جایگزین آزمایشگاه‌های تشخیص پزشکی شود و چنین چیزی از اساس هدف نبوده است اما اگر شما قادر باشید درخانه خودتان آزمایش خون بگیرید، می‌توانید هر زمان که احساس می‌کنید حال‌تان خوب نیست، از وضعیت جسمی خود اطلاعات دقیق‌تری به‌دست آورید که نشان دهد تغییرات مهمی رخ داده یا یا صرفا تغییرات جزئی گذراست.
«پراجوکتا- ری» از دانشجویان ارشد که در این مطالعات شرکت داشته، می‌گوید که مشتاق است این موضوع را موضوع رساله دکترای خود قرار دهد.
ارزش تجاری آزمایشگاه خانگی
ری می‌گوید: «استرس به دلایل زیادی به بدن ما آسیب می‌زند و فشار زیادی را برجسم و روان انسان تحمیل می‌کند. افراد نمی‌دانند که یک دوره کوتاه یا بلند فشار ناشی از استرس تا چه می‌تواند اثر مخربی داشته باشد. بسیاری از بیماری‌ها مانند دیابت، فشار خون بالا و اختلالات روان‌شناختی یا عصبی ارتباط مستقیمی با فشارهای عصبی و استرس‌هایی دارد که بیمار از سر گذرانده است. مهم‌ترین دلیل در این زمینه نقش مستقیم هورمون اصلی استرس، یعنی کورتیزول بر قند خون و نیز فشار خون است و این چیزی است که مرا به این تحقیقات علاقه‌مند می‌کند.»
ری می‌افزاید: « همیشه گذراندن امتحانات درسی مرا دچار استرس می‌کند و درک این‌که استرس چطور بر وضعیت جسمی ما اثر می‌گذارد، می‌تواند بی‌نهایت مفید باشد. زیرا استرس از مهم‌ترین موضوع‌هایی است که درچند سال گذشته مورد توجه محققان بوده است. محققان طی سال‌های اخیر تلاش‌های گسترده‌ای را برای توسعه روش‌هایی ارزان، آسان و موثر برای تشخیص هورمون‌های استرس در غلظت‌های پایین انجام داده‌اند.
به عقیده او این روش و دستگاه آزمایش هورمون استرس از نظر تجاری هم کالای تجاری مهمی است، بنابراین بسیار عالی است اگر تحقیقات بیشتری به این مسیر هدایت شود.»
در حال حاضر دانشگاه UC درخط مقدم فناوری‌های زیست حسگر Biosensor جای دارد. آزمایشگاه‌های علمی در این دانشگاه به‌طور مستمر در حال بررسی آزمایش مایعات بدن از آزمایش خون گرفته تا عرق از نقطه نظر مراقبت و تشخیص پزشکی است، به نحوی که هرنوع بیماری از جراحت‌ها و آسیب‌های مغزی گرفته تا مسمومیت به سرب، از سوی بیماران در خانه قابل تشخیص باشد.
پروفسور استکل که مسئولیت هدایت این پروژه را برعهده دارد، از نوآوران برجسته در دانشگاه UC است. طبق جست‌وجوهای انجام شده درGoogle Scholar مقالات او بیش از 13هزار بار در مقالات علمی محققان دیگر مورد استناد و ارجاع قرار گرفته است. در سال 2016 او با استفاده از اسپرم ماهی سالمون که یک محصول جانبی در صنعت ماهیگیری است، توانست جایگزینی برای فلزات کمیابی بیابد که در دیودهای انتشار دهنده نور به منظور ساخت نوع جدیدی از LEDهای ارگانیک، کاربرد دارد.
استکل می‌گوید: «ما ذاتا مهندسانی هستیم که کارمان ساخت دستگاه‌هاست و از این که کارمان را از جایی شروع کنیم که چیز چندانی درباره آن نمی‌دانیم، ابایی نداریم. ما همواره در پی فرصت‌های مناسب برای ادامه کاریم. این مشخصه بارز همه مهندسان و متخصصان صنعت برق است. »
در این پروژه پژوهشگر ایرانی «شیما دلیری‌راد» نیز به‌عنوان دستیار پژوهشگر در دانشگاه سینسیناتی در آزمایشگاه نانوالکترونیک این دانشگاه در این پژوهش‌ها با پروفسور استکل همکاری دارد.