حسگر مبتنی بر ژل به طور پیوسته زخم‌ها را از نظر عفونت کنترل می‌کند

به گزارش جام‌جم آنلاین به نقل از ساینتیفیک‌امریکن، وقتی باکتری‌ها به زخم‌ها راه پیدا می‌کنند، به معنای واقعی کلمه زندگی و اندام را تهدید می‌کنند؛ مگر اینکه در سریع‌ترین زمان ممکن شناسایی شوند. نوعی حسگر جدید می‌تواند در پانسمان‌ها قرار بگیرد و هنگامی که جمعیت باکتری به محدوده خطرناکی می‌رسد، به گوشی هوشمند نزدیک هشدار ارسال کند.

پوست سالم انسان با باکتری‌هایی مانند استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی پوشیده شده است که به سرعت به زخم‌های باز هجوم می‌برند. برای جلوگیری از انتشار باکتری در بدن، که می‌تواند به طور دائمی فرد را درگیر کند یا حتی از بین ببرد، زخم عفونی باید به طور مرتب تمیز شود یا درمان آنتی‌بیوتیکی دریافت کند یا در بدترین حالت ممکن است عضو آسیب‌دیده به قطع عضو نیاز داشته باشد. متخصصان با بازکردن یک زخم و سپس بررسی آن از نظر علائم قابل مشاهده یا با سواب زدن و انجام یک آزمایش آزمایشگاهی، عفونت را شناسایی می‌کنند. اما برداشتن پانسمان می‌تواند روند بهبود را کُند کند. با این وجود، مشاهدات نسبی هستند، آزمایش سواب زمان‌بر است و هر دو گزینه نیاز به حضور فیزیکی بیمار دارند.

برای رسیدگی به این مسائل، برخی از تیم‌های تحقیقاتی در حال توسعه دستگاه‌هایی هستند که زیر پانسمان قرار می‌گیرد و به طور مداوم علائم غیرمستقیم عفونت، مانند تغییرات دمای زخم یا اسیدیته را بررسی می‌کند. اکنون دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور موفق به تولید نوعی حسگر عفونت شده‌اند که حتی ویژگی‌های مستقیم‌تری را برای بررسی عفونت مد نظر قرار می‌دهد.

این حسگر می‌تواند آنزیمی به نام دئوکسی ریبونوکلئاز یا DNase را شناسایی کند. این آنزیم به عنوان یک شاخص عفونت قابل اعتماد عمل می‌کند، زیرا باکتری‌های بیماری‌زا این آنزیم را در مقادیر زیادی تولید می‌کنند، در حالی که باکتری‌های روی پوست سالم این کار را نمی‌کنند؛ بنابراین آزمایش این آنزیم احتمال نتیجه مثبت کاذب را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، DNase قبل از ظاهر شدن سایر علائم عفونت افزایش پیدا می‌کند. مقاله این سیستم هشدار جدید که تشخیص عفونت بی‌سیم روی زخم‌ها یا به اختصار حسگر «WINDOW» نامیده می‌شود، اخیرا در نشریه Science Advances منتشر شده است.

بخش‌های حس‌گر آنزیم WINDOW از یک ماده خاکستری به نام هیدروژل دی‌اِن‌اِی یا ژل دی‌اِن‌اِی ساخته شده‌اند که از زنجیره‌های درهم تنیده دی‌اِن‌اِی تولید شده است. محققان نوع خاصی از ژل دی‌اِن‌اِی را توسعه دادند که در محیط‌های آبی مانند بدن انسان پایدار می‌ماند، اما در حضور DNase شروع به تجزیه شدن می‌کند. آن‌ها این ماده را به تراشه‌ای متصل کردند که از بین رفتن ژل را حس می‌کند و با ارسال پیام به گوشی هوشمند به این تغییر پاسخ می‌دهد. این پیام با استفاده از نوعی فناوری بی‌سیم بدون باتری به نام ارتباطات میدان نزدیک (NFC) پخش می‌شود که در تمامی گوشی‌های هوشمند در دسترس است.

جان هو، یکی از محققان این مطالعه، مهندس برق دانشگاه ملی سنگاپور، می‌گوید: «با اتصال این ژل دی‌اِن‌اِی با حسگر [تراشه]، می‌توانیم دستگاهی کاملاً بدون باتری بسازیم که می‌تواند زیر پانسمان روی زخم قرار گیرد. فردی که زخم مزمن دارد، یا فردی که پس از یک عمل جراحی به خانه فرستاده می‌شود، ممکن است با ضربه زدن به تلفن هوشمند نزدیک به پانسمان، روزانه چند بار وضعیت خود را بررسی کند. اگر تلفن هشدار عفونت دریافت کند، می‌تواند برای پزشک پیامی ارسال کند یا به بیمار بگوید که برای درمان آنتی‌بیوتیکی به بیمارستان بازگردد.

محققان دیگر روش‌های مختلفی را برای تشخیص عفونت امتحان کرده‌اند، از جمله تصویربرداری با فناوری پیشرفته برای نظارت بر گسترش باکتری‌ها و «بینی‌های الکترونیکی» برای استشمام کردن سیگنال‌های شیمیایی عفونت.

تاکنون تیم هو ژل دی‌اِن‌اِی را در معرض سواب‌های زخم ۱۸ فرد مبتلا به زخم پای دیابتی، که برخی از آن‌ها عفونت استافیلوکوکوس اورئوس داشتند، قرار داده‌اند تا ببینند این ماده در حضور باکتری چقدر تجزیه می‌شود. محققان همچنین از این دستگاه بر روی شش موش آزمایشگاهی زنده که زخم‌هایشان در معرض همان گونه‌های باکتریایی قرار گرفته بود، استفاده کردند و طی ۲۴ ساعت، قبل از آشکار شدن هر گونه علائم فیزیکی، عفونت را با موفقیت شناسایی کردند. از آنجایی که سنسور WINDOW هنوز در روز‌های اولیه خود است، هو قصد دارد به آزمایش آن بر روی گروه‌های بزرگ‌تری از بیماران و زخم‌های آلوده به انواع دیگر باکتری‌ها ادامه دهد.