آزمایشگاه مینیاتوری ایرانی در خدمت تشخیص زودهنگام بیماری ها از روستا تا میدان جنگ

به گزارش گولوپ فناوری Lab-on-a-Disk یا به طور اختصار LOAD یکی از زیرشاخه های مهم فناوری های ریزسیال شناسی (microfluidics) محسوب می شود که هدف آن انجام آزمایش های پزشکی و زیستی در یک دیسک کوچک و قابل حمل شبیه به CD یا DVD است. این فناوری با بهره گیری از نیروی گریز از مرکز (centrifugal force) امکان انجام چندین مرحله آزمایشگاهی مانند جداسازی شناسایی تشخیص و آنالیز نمونه ها (مثلاً خون ادرار بزاق) را تنها با استفاده از یک دیسک فراهم می کند.

سرعت بالا در انجام تست ها در حد چند دقیقه بی نیازی به تجهیزات بزرگ آزمایشگاهی هزینه پایین و مناسب برای مناطق کم برخوردار قابلیت حمل آسان انجام هم زمان چندین آزمایش روی یک نمونه از مزایای فناوری Lab-on-a-Disk به شمار می رود.

از این پلتفرم می توان برای تشخیص سریع بیماری ها از جمله COVID-۱۹ سرطان عفونت ها و  غیره پایش سلامت در مناطق روستایی یا بدون آزمایشگاه تست های فوری پزشکی در آمبولانس یا میدان جنگ و همچنین تحقیقات دارویی و بالینی بهره برد.

با وجود مزایای زیاد چالش هایی مانند کالیبراسیون دقیق تولید انبوه ارزان و پذیرش توسط پزشکان و سازمان های بهداشتی وجود دارد. با این حال شرکت های نوآور در حوزه سلامت دیجیتال در حال توسعه نسل جدید این دستگاه ها با استفاده از هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء هستند.

در ایران نیز یکی از شرکت های فناور اقدام به توسعه این پلتفرم کرده و در گام نخست از فناوری Lab-on-a-Disk برای تشخیص سرطان پروستات توسعه داده است.

سرطان پروستات دومین علت شایع مرگ ناشی از سرطان مردان در جهان است. در کشور ایران شیوع سرطان های وابسته به هورمون در ۱۰ سال اخیر رو به افزایش بوده که سرطان پروستات نیز شایع ترین آن ها است. تشخیص زودهنگام سرطان یکی از مؤثرترین راه­ های کاهش میزان مرگ و میر و خسارات ناشی از آن است. بدین جهت امروزه آزمایش ­های غربالگری در دنیای پزشکی اهمیت فراوانی یافته است. در حال حاضر آنتی ­ژن اختصاصی پروستات پر مصرف­ ترین نشانگر زیستی برای سرطان پروستات است که معمولاً سنجش آن با روش­ های ایمنی سنجی مثل الایزا انجام می شود. انجام این آزمایش ها به دلیل نیاز به حضور کاربر متخصص و لزوم در دسترس بودن تجهیزات آزمایشگاهی خاص معمولاً در مناطق کمتر برخوردار و روستایی به ­سختی در دسترس است. علاوه بر این با انجام آزمایش ها توسط کاربر هرچند که فردی ماهر باشد همواره امکان خطا و یا ایجاد آلودگی در نمونه­ ها و معرف ­ها وجود دارد.

با حضور این ابهامات و چالش­ ها یک تقاضای فوری برای یک پلتفرم خودکار قابل حمل و در دسترس برای سنجش نشانگرهای زیستی جهت تشخیص انواع بیماری­ ها وجود دارد.

در پروژه این تیم تحقیقاتی در شرکت فناور با ارائه یک سیستم میکروفلوئیدیک گریز از مرکز سنجش کمی آنتی ژن اختصاصی پروستات در سرم انسانی با روش الایزای ساندویچی به صورت خودکار انجام می ­شود. این سیستم از دو بخش تشکیل می­ شود؛ یکی دیسک میکروفلوئیدیک (دیسکی به قطر حدود ۱۵ سانتی ­متر متشکل از یک شبکه میکروفلوئیدیکی برای حرکت و کنترل جریان معرف ­ها و مایعات مورد نیاز برای انجام آزمایش الایزا) و دیگری دستگاه دیسک ­پلیر (دستگاهی کوچک سبک و قابل حمل که توانایی اعمال پروتکل چرخشی دلخواه را فراهم می­ کند).

برای انجام آزمایش تنها کافی است تا حجم مشخصی از نمونه به دیسک میکروفلوئیدیک تزریق شود و پس از آن دیسک در دستگاه دیسک­پلیر قرار گرفته و با اجرای پروتکل چرخشی طراحی شده فرایند سنجش نشانگر مورد نظر به ­صورت خودکار انجام شود. انتظار می­ رود که این دستگاه موجب تسهیل فرایند سنجش آنتی ­ژن اختصاصی پروستات و متعاقباً غربالگری سرطان پروستات در کشور شود.

دکتر عباس رامیار عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی نوشیروان بابل و رئیس هیات مدیره یک شرکت فناور در گفت وگو با گولوپ اظهار کرد: ما در این شرکت در زمینه فناوری جدیدی به نام Lab On a  Dick یا آزمایشگاه روی دیسک فعال شدیم. این محصول به این صورت عمل می کند که کل پروسه ای که در آزمایشگاه تشخیص طبی انجام می شود بر روی نمونه انسانی بر روی دیسک پیاده سازی شده است.

وی با بیان اینکه این روش در دنیا در یکی دو کشور کاربردی شده است اظهار کرد: این در حالی است که در ایران این فناوری توسعه داده نشده است و ما بر روی تجاری سازی یکی از نمونه های این دستگاه فعال شدیم. 

عباس رامیار درباره نخستین سامانه تشخیص سرطان پروستات که تیم او در حال توسعه آن هستند گفت: این سامانه تا پایان سال جاری به مرحله نهایی خواهد رسید و وارد بازار می شود.

وی در ادامه درباره مکانیسم عملکرد این سامانه توضیح داد: پلتفرم ما بر پایه فناوری Lab-on-a-Disk طراحی شده و شامل دیسکی است که دارای میکروکانال ها (microchannels) و مخزن های متعدد است. یکی از این مخازن برای ورود نمونه خون و دیگری برای آنتی بادی های مورد استفاده در فرآیند تشخیص در نظر گرفته شده است.

رامیار افزود: تمام محلول هایی که در مراحل مختلف باید توسط اپراتور به سامانه اضافه شوند از پیش در مخازن جداگانه روی دیسک بارگذاری شده اند.

به گفته وی این سامانه همچنین شامل یک “دیسک پلیر” اختصاصی است که حرکت سیالات درون دیسک را کنترل می کند.

رامیار گفت: الگوی چرخش دیسک به گونه ای طراحی شده که با افزایش یا کاهش سرعت چرخش سیال از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شود. این فرآیند به صورت مرحله ای ادامه می یابد؛ به گونه ای که ابتدا خون به پلاسما تفکیک می شود و سپس محلول های تشخیصی به ترتیب آزاد شده و در مسیر واکنش قرار می گیرند.

وی تأکید کرد: در این سامانه بخش نهایی شامل واحد خوانش (Reader) نیز طراحی شده است که نتایج نهایی را تحلیل و گزارش می کند.

رامیار در ادامه درباره قابلیت های این فناوری گفت: این روش امکان تشخیص انواع سرطان ها از طریق نمونه خون را فراهم می کند و همچنین قابلیت انجام آزمایش های مولکولی نظیر PCR را نیز دارد.

عضو هیات علمی دانشگاه نوشیروانی بابل افزود: در حال حاضر تشخیص سرطان پروستات آزمایش PCR و HPV با استفاده از این پلتفرم امکان پذیر است. فاز اولیه کار روی ویروس HIV نیز آغاز شده و در صورت توسعه بیشتر این فناوری می تواند به ابزاری عمومی برای تشخیص طیف وسیعی از سرطان ها و بیماری های عفونی تبدیل شود.

وی با اشاره به ساختار این سامانه گفت: پایه این فناوری بر ریزتراشه ها (microchips) و سامانه دیسکی استوار است. ما تمام حرکات سیال را به صورت دقیق روی این دیسک برنامه ریزی کرده ایم تا فرآیند آزمایش به صورت خودکار و مرحله به مرحله انجام شود.

رامیار در مقایسه با نمونه های دیگر خاطرنشان کرد: در برخی از سیستم های مشابه که مبتنی بر چیپ هستند از مدارهای الکترونیکی برای هدایت سیالات استفاده می شود؛ اما در نمونه ما هیچ مدار الکترونیکی طراحی نشده و تمام فرآیند با کنترل مکانیکی و طراحی دقیق مسیرهای سیال انجام می شود.

این محقق با اشاره به تاریخچه این فناوری در سطح جهانی گفت: نخستین نمونه های این فناوری حدود ۲۰ سال پیش در کشور آلمان ساخته و تجاری سازی شدند. با این حال این حوزه همچنان نو و تخصصی محسوب می شود و تنها تعداد محدودی از کشورها وارد توسعه آن شده اند.

رامیار درباره موانع موجود در مسیر تجاری سازی این فناوریاظهار کرد: مهم ترین چالش ما در مسیر عرضه این پلتفرم به بازار دریافت مجوزهای رسمی از سازمان های مربوطه است. این نوع تجهیزات پزشکی باید استانداردهای سختگیرانه ای را رعایت کنند؛ به ویژه در مورد فناوری هایی که نمونه مشابه خارجی محدودی دارند.

عضو هیات مدیره این شرکت خاطر نشان کرد: اگر نمونه های خارجی رایج تری از این محصول وجود داشت فرآیند اخذ مجوزها آسان تر بود. اما به دلیل نوآوری و کم سابقه بودن این فناوری روند تأییدیه های قانونی دشوارتر و زمان برتر شده است.

پایان خبر گولوپ