هاتف ذكي يعمل كمجهر للحمض النووي وكاشف للفيروسات

يشتمل الجهاز الجديد على عدسات خارجية، وفلتر مصنوع من طبقة رقيقة، وموصل صغير للضبط الدقيق، وصمام ثنائي ليزر - وكلها موجودة في علبة بلاستيكية صغيرة يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد ويمكن استخدامها تمامًا مثل المجهر الفلوري.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
طور الباحثون مؤخرًا جهازًا قادرًا على تحويل أي هاتف ذكي إلى مجهر فلوري لمسح الحمض النووي.

إذا كنت تعتقد أن مسح أحد رموز QR الغريبة هذه بهاتفك هو أمر متقدم للغاية، فأنت تنتظر مفاجأة كبيرة. قام باحثون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مؤخراً بتطوير جهاز قادر على تحويل أي هاتف ذكي إلى مجهر فلورسنت لمسح الحمض النووي.

وقال أيدوغان أوزكان، الأستاذ في جامعة كاليفورنيا: "إن جزيء الحمض النووي الواحد، عندما ينتشر على طوله بالكامل، يبلغ طوله 2 نانومتر". "وبعبارة أخرى، الحمض النووي أصغر بـ 50 ألف مرة من شعرة الإنسان. اليوم، تتطلب القدرة على رؤية جزيئات الحمض النووي الفردية استخدام أجهزة الفحص المجهري الضوئي باهظة الثمن وضخمة، والتي لا توجد عادة إلا في المختبرات المتقدمة. وبالمقارنة، فإن مكونات جهازنا الجديد أرخص بكثير."

يشتمل الجهاز الجديد على عدسات خارجية، وفلتر مصنوع من طبقة رقيقة، وموصل صغير للضبط الدقيق، وصمام ثنائي ليزر - وكلها موجودة في علبة بلاستيكية صغيرة يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد ويمكن استخدامها تمامًا مثل المجهر الفلوري. على الرغم من أن الهواتف الذكية الأخرى التي تعمل كمجاهر يمكنها تصوير الأشياء على نطاق أوسع، مثل الخلايا، إلا أن الجهاز الجديد لمجموعة البحث هو الأول القادر على إظهار ملف رفيع من جزيء DNA واحد.

الجهاز مخصص للاستخدام في المختبرات البعيدة لتشخيص مختلف أنواع السرطان والأمراض العصبية المختلفة، مثل مرض الزهايمر، وكذلك للتعرف على مقاومة الأدوية في الأمراض المعدية. من أجل استخدام الكاميرا، من الضروري عزل الحمض النووي المرغوب وتسميته بمساعدة علامات الفلورسنت. ويشير الباحث الرئيسي إلى أنه يمكن استخدام هذا الجهاز حتى في الأماكن النائية والمواقع ذات الموارد المحدودة للغاية.

ومن أجل إجراء فحص الحمض النووي نفسه، طور الباحثون واجهة محوسبة وبرنامجًا صغيرًا مناسبًا للهواتف الذكية. يتم بعد ذلك إرسال المعلومات الممسوحة ضوئيًا إلى خادم بعيد موجود في مختبر الباحثين حيث يقومون بقياس طول جزيئات الحمض النووي. بافتراض وجود اتصال موثوق بالبيانات، فإن معالجة المعلومات بأكملها تستغرق أقل من عشر ثوانٍ.

كجزء من الدراسة، اختبر العلماء دقة الجهاز من خلال مشاهدة شرائح الحمض النووي غير المطوية والموسومة بالفلورسنت. كان الجهاز قادرًا على قياس شرائح الحمض النووي بدقة وموثوقية بطول 10,000 زوج قاعدي أو أكثر. يتم تضمين العديد من الجينات المهمة في هذا النطاق، بما في ذلك الجين البكتيري الذي يسبب الأمراض المعدية وتطور مقاومة البكتيريا لأدوية المضادات الحيوية. أظهر مجهر الهاتف الذكي انخفاضًا حادًا في الدقة للمقاطع المكونة من 5,000 زوج أساسي أو أقل، وذلك بسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء والتباين في هذه المقاطع القصيرة. ويمكن حل المشكلة بسهولة عن طريق استبدال العدسات الحالية بعدسات أكثر تقدماً.

بالإضافة إلى استخدام الجهاز لأغراض التشخيص، يشير الباحث الرئيسي إلى أنه يمكن استخدام الجهاز أيضًا لفحص أجزاء الحمض النووي ذات الوزن الجزيئي العالي، تلك التي تمثل مشكلة في طريقة الفصل الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد، وهي طريقة شائعة جدًا في مجالات الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية المستخدمة لتحديد حجم قطع DNA و RNA.

أخبار الدراسة

وفي نفس الموضوع على موقع العلوم :

• حول هاتفك إلى كاشف للأشعة الكونية
• جائزة XPRIZE جديدة لمطوري التطبيقات التعليمية للشباب في العالم الثالث
• الهواتف الذكية تختبر الكلى