شیمی روی کاغذ ممکن است تشخیص‌های پزشکی را ارزان و قابل حمل و نقل سازد

اعتبار: VOLKER STEGER/SCIENCE SOURCE
 
تست حاملگی خانگی کمی شگفت آور است. ارزان و سریع، اطلاعات حیاتی را برای زنان در خلوت خانه‌هایشان فراهم می‌کند. آزمایشات جدید بهداشتی تشخیصی که به گونه‌ای مشابه ارزان هستند و استفاده از آنها آسان است می‌توانند برای سلامت عمومی مفید باشند و برخی از شیمیدانان برای کمک، به ماده‎ای که به طرز شگفت آوری شل و ول است روی آورده‌اند: کاغذ.
 
حسگرهای مبتنی بر کاغذ می‌توانند این را برای مردم گوشه و کنار جهان آسان‌تر سازند که سلامتی خود را ارزیابی کنند و به مدیریت خانگی شرایط مزمن مانند بیماری‌های قلبی-عروقی و حتی شاید به تشخیص زودهنگام سرطان و سایر بیماری‌ها کمک کنند. در کشورهایی که در برابر همه گیری‌های خطرناکی مانند ابولا آسیب پذیر هستند، حسگرها همچنین ممکن است هشدارهای اولیه راجع به شیوع بیماری را ارائه دهند.
 
یک دستگاه تجزیه و تحلیلی مبتنی بر کاغذ (PAD) که در آزمایشگاه Z. Hugh Fan در دانشگاه فلوریدا ساخته شده است می‌تواند گلوکز و یک پروتئین را در چهار واحد آزمایش خود تشخیص دهد. نمونه‌های ته نشین شده در مرکز هر چاه با مواد شیمیایی واکنش صورت می‌دهند تا از زرد به قهوه‌ای (برای گلوکز) یا آبی (برای پروتئین) تغییر کنند. نواحی الماس شکل در هر انتهای واحدها حاوی هیچ معرفی نیستند و به آشکار سازی مثبت‌های کاذب کمک می‌کنند.
اعتبار: Z. H. FAN / دانشگاه فلوریدا
 
از آزمایش‌های مبتنی بر کاغذ تاکنون برای تشخیص مشکلات در ادرار، و برای کمک به تشخیص آنفلوانزا و گلودرد میکروبی، و برای مدیریت دیابت استفاده می‌شود و کاربردهای دیگری هم دارد. بر طبق نظر سازمان بهداشتی جهان، موفقیت ادامه دار این ابزارها که به منظور دستیابی به نتایج سریع در محل طراحی شده‌اند، به تعدادی از عوامل بستگی دارد. آنها لازم است مقرون به صرفه، حساس و خاص باشند. و آنها باید کاربر پسند، سریع و قادر به تفسیر شدن بدون نیاز به تجهیزات دیگر باشند. دستگاه‌های تجزیه و تحلیلی مبتنی بر کاغذ میکروسیالی، که همچنین به عنوان میکروپَد یا فقط پَد شناخته می‌شوند، در این راستا قرار می‌گیرند.
 
اساساً یک آزمایشگاه ریز بی نیاز به بیرون روی یک کارت یا نوار کاغذی دستی، یا همان میکروپد، در اواسط قرن بیستم تصور می‌شد؛ اسباب‌های آزمایشگاهی مدرن‌تر در 2007 معرفی شدند. از آن زمان، محققانِ میکروپد به آزمایش طرح‌هایی که به طور روزافزون پیچیده می‌شدند پرداخته‌اند که نمونه‌ها را پردازش می کنند، جریان سیال را کنترل می‌کنند، سیگنال‌ها را تقویت می‌کنند، و کارهای دیگری را انجام می‌دهند. از آزمایش‌های مبتنی بر کاغذ تاکنون برای تشخیص مشکلات در ادرار، و برای کمک به تشخیص آنفلوانزا و گلودرد میکروبی، و برای مدیریت دیابت استفاده می‌شود آنها می‌توانند حاوی نمونه‌های مایع در مرزهای آبگریز باشند که با موم و سایر مواد چاپ شده‌اند، و از ساختارهای سه بعدی برای کنترل سرعت جریان نمونه‌ها استفاده می‌کنند، و مسیرهای جریان را با شیرهایی که بدون کنترل کننده‌های ابزار یا محرک ها کار می‌کنند هدایت می‌کنند، و معرف‌ها را در یک نظم قبلاً تعریف شده تحویل می‌دهند، و نتایج تست را نمایش می‌دهند.
 
علیرغم این که از کاغذ ساخته شده اند، ساختارهای سه بعدی می توانند در طراحی کاملاً پیچیده باشند. بعضی از آنها از هنر قدیمی چندین قرنه اوریگامی الهام گرفته‌اند. Z. Hugh Fan ، محقق دانشگاه فلوریدا می‌گوید: "آنها یک نوار تست ساده دو بعدی با جریان جانبی را به یک وسیله پیشرفته و سه بعدی برای شیمی قابل حمل تبدیل می‌کنند." فن می‌گوید، هنوز باید بر موانع مهم فن آوری قبل از استفاده گسترده از میکروپدها فائق آمد، از جمله حساسیت آنها باید افزایش یابد و قادر به تشخیص چندین نشانگر زیستی در یک زمان باشند.
 
ثابت شده است که نمایش نتایج واضح آزمون نیز تا حدی به دلیل ویژگی‌های ذاتی کاغذ، که مات و اتو فلورسنت است، برای طراحان میکرو پد دشوار بوده است. فن می‌گوید: "اکثر میکروپدها بر اساس تشخیص رنگ سنجی ساخته شده‌اند." برخی از پیشرفت‌ها با جفت کردن دستگاه‌ها با تلفن‌های هوشمند برای تشخیص دقیق‌تر تغییرات رنگ و تفسیر بهتر نتایج حاصل شده است.
 
او می‌گوید: "من امیدوار هستم که در آینده نزدیک از میکروپدها برای غربالگری بیماری‌های عفونی در بیمارستان‌ها و مناطقی که دارای فقر منابع هستند استفاده شود."
 

تست مالاریا یا سرطان در خانه از طریق نوارهای کاغذی ارزان

به زودی آزمایش خود برای ابتلا به سرطان یا بیماری‌های دیگر به آسانی آزمایش قند خون یا انجام آزمایش حاملگی در خانه خواهد بود.
 
شیمیدانان در حال ساخت نوارهایی کاغذی هستند که بیماری‌هایی از جمله سرطان و مالاریا را با هزینه‌ای اندک آشکار سازی می‌کنند.
 
ایده این است که افراد می‌توانند قطره خون را در خانه به کاغذ بمالند و به طور مرتب آن را به آزمایشگاه ارسال کنند - و در صورت مثبت بودن آزمایش، به پزشک مراجعه کنند. محققان دریافتند که این آزمایشات حتی یک ماه پس از گرفتن نمونه خون دقیق بودند، و اثبات کردند که می‌توانند برای افرادی که در مناطق دور افتاده زندگی می‌کنند، کار کنند.
 
این روش به عنوان راهی برای دریافت تشخیص ارزان قیمت مالاریا توسط خود افراد در مناطق روستایی آفریقا و جنوب شرقی آسیا است، جایی که این بیماری صدها هزار نفر را می کشد و سالانه صدها میلیون نفر را آلوده می‌کند.

همچنین این آزمایش را می‌توان برای تشخیص هر بیماری‌ای که بدن انسان آنتی بادی‌هایی برای آن تولید می‌کند از جمله سرطان تخمدان و سرطان روده بزرگ، تنظیم کرد.
 
این فناوری که در انتظار ثبت اختراع است، می‌تواند برای افرادی که به آن نیاز بیشتری دارند، بیماری را تشخیص دهد - افرادی که دسترسی منظم به پزشک ندارند یا نمی‌توانند به طور منظم ویزیت حضوری داشته باشند.
 
این فناوری شبیه به آزمایشگاه امروزی "آزمایشگاه بر روی تراشه" است، اما به جای پلاستیک، "تراشه" از ورق‌های کاغذ سفید ساده که به همراه نوار چسب دو طرفه به هم چسبیده اند ساخته می‌شود و از طریق یک چاپگر معمولی جت جوهر اجرا می‌شود. اما به جای جوهر معمولی، محققان از جوهر موم برای ردیابی عمده کانال‌ها و مخازن روی کاغذ استفاده می کنند. موم به کاغذ نفوذ می‌کند و سدی ضد آب را برای گرفتن نمونه خون و نگه داشتن آن بین لایه‌ها تشکیل می دهد. یک ورق کاغذ 8.5 در 11 اینچی می‌تواند ده‌ها آزمایش جداگانه داشته باشد که می توانند به صورت نوارهایی جدا شوند، هر کدام کمی بزرگتر از یک تمبر پستی.

منبع: بروس لیبرمن