حسگر کاغذی نوین دعوا قلبی را در ۱۵ دقیقه شناسایی می‌کند
حملات قلبی از مهم‌ترین عوامل مرگ‌ومیر در سراسر جهان محسوب می‌شوند و تشخیص زودهنگام آن‌ها برای نجات جان بیماران حیاتی است. با این حال، آزمایش‌های آزمایشگاه‌ی استاندارد معمولا زمان‌بر و پرهزینه هستند.
محققان دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس برای رفع این چالش، یک حسگر کاغذی ارزان‌قیمت توسعه داده‌اند که زیست‌نشانگر‌های حملات قلبی را در عرض ۱۵ دقیقه تشخیص می‌دهد. این تیم علمی یک سنجش جریان عمودی مبتنی بر کاغذ (VFA) را برای شناسایی تروپونین قلبی طراحی کرده است.
آیدوگان اوزجان، نویسنده ارشد این مطالعه، اظهار کرد ما از ارائه این راه‌حل کم‌هزینه و قابل حمل بسیار شادمان هستیم که فاصله بین تشخیص آزمایشگاه‌ی و نقطه آغاز مراقبت را پر می‌کند. پلتفرم مبتنی بر کاغذ ما که با الگوریتم‌های یادگیری عمیق طراحی شده، جایگزین موثری برای تجهیزات سنگین و گران‌قیمت بیمارستانی است و تشخیص‌های پیشرفته قلبی را به ارمغان می‌آورد.
طراحی با الگوریتم‌های یادگیری عمیق
این سنجش جریان عمودی مبتنی بر کاغذ، پروتئین تروپونین قلبی را شناسایی می‌کند که در اثر صدمه به عضله قلب در جریان خون آزاد می‌شود. پلتفرم نوآورانه ترکیبی از دو فناوری قدرتمند است الگوریتم‌های یادگیری عمیق و شیمی پیشرفته نانوذرات. الگوریتم‌ها برای تجزیه‌وتحلیل تصاویر گرفته‌شده توسط سیستم VFA و افزایش دقت تشخیص به کار می‌روند.
این حسگر پتانسیل دستیابی به حد تشخیص ۰.۲ پیکوگرم در می‌لی‌لیتر را دارد. محققان تأکید می‌کنند که حساسیت استثنایی این پلتفرم بسیار فرا‌تر از دستگاه‌های موجود است و نیاز‌های بالینی برای تشخیص مقادیر کم پروتئین تروپونین در خون را برآورده می‌کند. این دقت بالا می‌تواند راه را برای تشخیص زودهنگام انفارکتوس حاد می‌وکارد (AMI) یا حمله قلبی هموار سازد.
راه‌حلی کم‌هزینه و قابل حمل
این سیستم در دو مرحله کار می‌کند. در مرحله اول، پروتئین در نمونه خون با استفاده از ذرات ریز طلا که به مولکول‌های دیگر متصل شده‌اند شناسایی می‌شود. در مرحله دوم که مرحله تقویت سیگنال است، ذرات طلا یک واکنش شیمیایی ایجاد می‌کنند که منجر به تغییر رنگ می‌شود. سپس یک دستگاه مخصوص قابل حمل از این تغییر رنگ عکس می‌گیرد.
الگوریتم‌های یادگیری عمیق برای تجزیه‌وتحلیل این تصاویر و افزایش حساسیت و دقت آزمایش به کار می‌روند. تیم محققان دریافت که نتایج این آزمایش موسوم به بسیار هم‌خوانی با نتایج آزمایش‌های آزمایشگاه‌ی سنتی دارد و قابلیت اطمینان بالایی را نشان می‌دهد. این سیستم می‌تواند طیف وسیعی از سطوح، از بسیار کم تا بسیار زیاد (۰.۲ پیکوگرم در می‌لی‌لیتر تا ۱۰۰ نانوگرم در می‌لی‌لیتر) را شناسایی کند.
از نظر هزینه، هر آزمایش با این روش مبتنی بر کاغذ کمتر از ۴ دلار قیمت دارد، در حالی که یک دستگاه سنتی تقریبا ۱۷۰ دلار هزینه دارد. این مقرون‌به‌صرفه بودن می‌تواند برای جوامع کم‌درآمد بسیار ارزشمند باشد.
گیوره هان، نویسنده ارشد مطالعه و محقق فوق‌دکترا در دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس، گفت هدف ما طراحی سیستمی بود که نه تنها در بیمارستان‌ها، بلکه در کلینیک‌ها، داروخانه‌ها و حتی در آمبولانس‌ها نیز قابل استفاده باشد. او افزود توانایی تشخیص سریع و سنجش سطح تروپونین در محیط‌های مختلف می‌تواند درمان سریع‌تر و موثر‌تری را برای بیماران دچار حمله قلبی در مرحله حیاتی مراقبت‌های پیش‌بیمارستانی فراهم آورد. این مطالعه در مجله ACS منتشر شده است.