Šis mažas, balsu įjungiamas prietaisas išgauna ir iš anksto apdoroja bakterijų DNR ir gali padaryti laboratoriją saugesnę mokslininkams ir technikai. Kreditas: pritaikyta iš ACS Sensors 2023, DOI: 10.1021/acssensors.2c01849
Komandų šaukimas Siri ir Alexa yra įprasta daugelio šiandieninio gyvenimo dalis. Tačiau „Alexa, grok mano mėgstamą muziką“ šiek tiek skiriasi nuo „Alexa, iš anksto apdorokite mano patogeninį bakterijų mėginį“.
Nepaisant to, Pietų Korėjos Kyung Hee universiteto mokslininkai stengiasi užtikrinti, kad pastaroji iš šių komandų būtų įprastesnė artimiausioje ateityje.
Naujame tyrime, paskelbtame m ACS jutikliaimokslininkai aprašo nešiojamos mėginių pirminio apdorojimo mikrosistemos, skirtos bakterijų mėginiams, kūrimą, kuri gali būti automatiškai valdoma naudojant kalbos atpažinimą naudojant išmaniojo telefono programą.
Tyrėjų komanda pirmiausia pagamino mikroskysčių lustą su keliomis kameromis, sujungtomis šešiais 3 krypčių solenoidiniais vožtuvais, kuriuos valdo mikrovaldiklis, prijungtas prie „Bluetooth“ modulio. Tada, naudodama esamą kalbos atpažinimo programinę įrangą, komanda pritaikė išmaniojo telefono programą, kad galėtų klausytis konkrečių balso komandų.
Kai vartotojas pasako vieną iš operacijos komandų, programa belaidžiu būdu siunčia inicijavimo signalą į mikrovaldiklį. Gavęs signalą, mikrovaldiklis automatiškai pradeda eilę veiksmų. Atliekant bandymus, mikrosistema sėkmingai atliko mėginio pakrovimą, plovimą ir išgrynintos DNR išleidimą į surinkimo kamerą.
Remiantis tyrimu, balsu valdomas prietaisas sėkmingai ištraukė DNR iš Salmonella Typhimurium10 µL mėginio išvalymas 70 % efektyvumu greičiau nei per 1 minutę.
Kai komanda įvertino sistemos veikimą, palyginti su komerciniais QIAGEN rinkiniais, jie nustatė, kad mikrosistema neveikia taip gerai. Tačiau jis turėjo išskirtinį pranašumą – valdymą balsu, nešiojamumą ir greitą automatizavimą. Be to, delno dydžio įrenginys sveria tik 11 uncijų ir gali būti maitinamas nešiojama baterija arba išmaniojo telefono įkrovikliu, todėl jis ypač tinkamas naudoti tiek mažai išteklių turinčiose šalyse, tiek būtinų bandymų vietose.
Pavyzdžiui, COVID-19 pandemijos įkarštyje daug pacientų mėginių buvo paimta ir surinkta diagnostikos centruose. Mėginius turėjo tirti laboratorijoje apmokyti technikai, tačiau pandemijos pradžioje buvo daug neatsakytų klausimų ir kliūčių, įskaitant SARS-CoV-2 užkrečiamumą ir asmeninių apsaugos priemonių (AAP) trūkumą.
Net kai pirštinės tapo lengviau prieinamos, technikai vis tiek turėjo tvarkyti viruso mėginius ir tada liesti įrangą, pvz., RNR ekstrahavimo centrifugą ir genų amplifikacijos terminį ciklerį. Vien dėl šių veiksmų galima užsikrėsti nuo mašinos iki žmogaus arba nuo žmogaus iki žmogaus.
Išankstinio apdorojimo mikrofluidinė sistema, veikianti pagal kalbos atpažinimą, beveik visiškai pašalina užteršimo riziką, kuri yra dar didesnė esant pavojingesnėms ligoms, tokioms kaip Ebola ir cholera.
2022 m. balandį Kongo Demokratinėje Respublikoje buvo šeštasis užregistruotas Ebolos protrūkis per ketverius metus. Tada jis smogė kaimyninei Ugandai ir nusinešė daugiau nei 55 žmonių gyvybes. Be to, praėjusiais metais cholera smarkiai paveikė Haitį, nors tai toli gražu nebuvo vienintelė paveikta šalis. Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, 2022 m. cholera buvo aptikta maždaug 30 šalių, o per pastaruosius penkerius metus apie infekciją buvo pranešta mažiau nei 20 šalių.
Miniatiūrinis įrenginys, kuriam reikia tik nešiojamojo akumuliatoriaus arba išmaniojo telefono įkroviklio, būtų naudingas mažai išteklių reikalaujančiose srityse, tokiose kaip Uganda ir Haitis.
Tyrėjai teigia, kad balso atpažinimo sistema taip pat galėtų padėti negalią turintiems mokslininkams lengviau atlikti testus.