+
مادة الاحياء

جهاز طرد مركزي من الورق سعة 20 سنتًا يمكنه الكشف عن الملاريا في 15 دقيقة

جهاز طرد مركزي من الورق سعة 20 سنتًا يمكنه الكشف عن الملاريا في 15 دقيقة

طور باحثون من جامعة ستانفورد جهاز طرد مركزي مصنوع يدويًا من الورق. جهاز الطرد المركزي خفيف للغاية ويكلف 20 سنتًا فقط. الجهاز البسيط المستوحى من لعبة أطفال قديمة يسمى "طيار الورق". يمكن لجهاز الطرد المركزي هذا منخفض التكلفة والخالي من الطاقة اكتشاف الملاريا في الدم في غضون 15 دقيقة فقط.

كيف يعمل جهاز الطرد المركزي؟

جهاز الطرد المركزي هو جهاز يستخدم في العيادات والمستشفيات والمختبرات في جميع أنحاء العالم. يفصل السوائل ، مثل الدم ، إلى مكونات مختلفة عن طريق تدوير العينة. مع تأثير الدوران عالي السرعة ، تدفع قوى الطرد المركزي المواد الأكثر كثافة للخارج. يستخدم جهاز الطرد المركزي لفصل الخلايا والعضيات تحت الخلوية والبروتينات والفيروسات والأحماض النووية.

تعتبر أجهزة الطرد المركزي ضرورية في المناطق الفقيرة حيث تنتشر الأمراض الاستوائية. ومع ذلك ، فهي ليست متوفرة دائمًا بسبب التكلفة العالية والوزن واحتياجات الكهرباء. هذا يجعل من الصعب على الممارسين في نقاط الرعاية مساعدة مرضاهم.

للتغلب على هذه المشكلة ، قام فريق من الباحثين بقيادة مانو براكاش من جامعة ستانفورد بتطوير جهاز طرد مركزي للورق مغزول يدويًا. تتكون التصميمات الأولية من مغازل السلطة ومضرب البيض اليدوي ، لكن كلاهما لم يتمكن من إنتاج السرعات اللازمة. تم نشر التصميم النهائي في هندسة الطبيعة الطبية الحيوية ،كان يعتمد على لعبة الجرس (الدوامة) التي يعود تاريخها إلى 3300 قبل الميلاد. تم استخدام أجهزة مختلفة قليلاً في الولايات المتحدة الاستعمارية وأمريكا الشمالية الأصلية وأوروبا في العصور الوسطى والصين القديمة.

لعبة أطفال تلهم جهازًا ثوريًا

يتم تشغيل جهاز Paperfuge عن طريق سحب خيط يمر عبر المركز ومن الواضح أنه يدور القرص الدائري. يعمل وفقًا لمبادئ "المذبذب غير الخطي". يدور القرص المركزي عند تطبيق قوة على المقبض مما يؤدي إلى فك الخيوط. عندما يتم فك الخيط تمامًا ، يبدأ في الترجيع ؛ وبالتالي تشكيل هيكل فائق الالتفاف.

ما مدى فعالية Paperfuge؟

يستطيع Paperfuge الوصول إلى سرعات دوران تصل إلى 125000 دورة في الدقيقة (RPM). إنها تمارس قوى طرد مركزي تعادل 30000 جم. علاوة على ذلك ، تعتبر سرعته أسرع سرعة دوران مسجلة في جهاز يعمل بالطاقة البشرية.

تم اختبار قدرة الجهاز على الدم الذي يجب فصله إلى مكوناته المختلفة عند فحص الأمراض. كان Paperfuge قادرًا على طرد الدم بسرعة 20000 دورة في الدقيقة ؛ سرعة مماثلة لأجهزة الطرد المركزي التقليدية. تمكنت من فصل البلازما النقية عن الدم في أقل من 90 ثانية. ولكن الأهم من ذلك أنها نجحت في عزل طفيلي الملاريا في الدم خلال 15 دقيقة تقريبًا.

قد تختلف مواد Paperfuge. تمكن الباحثون من صنع الجهاز من الورق والخشب وأسلاك الصيد. تم تصنيع نسخة أخرى من بوليديميثيل سيلوكسان (بوليمر عضوي شائع قائم على السيليكون) والبلاستيك والمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد. يتيح ذلك تصنيع الجهاز بكميات كبيرة.

وخلص المؤلفون في دراستهم إلى أن "بساطة تصنيع الجهاز المقترح ستتيح التوزيع الفوري الشامل للحل المطلوب بشكل عاجل في هذا المجال". "في نهاية المطاف ، يعمل عملنا الحالي كمثال على العلوم الاقتصادية: الاستفادة من الفيزياء المعقدة للعبة بسيطة لتطبيقات الصحة العالمية."

تمت تجربة Paperfuge في مدغشقر حيث تم إجراء الاختبار الميداني لتحديد سهولة استخدام الجهاز. أثبت الاختبار أنه يمكن لأي شخص استخدام جهاز Paperfuge ، وبالتالي حل مشكلة أجهزة الطرد المركزي في المناطق الريفية.

انظر أيضًا: يكلف مجهر الأوريغامي المنقذ للحياة 50 سنتًا فقط

بقلم تيري بيرمان


شاهد الفيديو: دواء يكافح الملاريا بجرعة واحدة (مارس 2021).