دانشمندان احتمالا بتوانند در آینده حسگرهایی قابل حمل و پوشیدنی را برای شناسایی ویروس‌ها و باکتری‌های موجود در محیط توسعه دهند.
به گزارش روابط عمومی شرکت پیشخوان خدمات ایرانیان و به نقل از تکنولوژی نتورکس، دانشمندان “دانشگاه توهوکو”(Tohoku University) ژاپن برای دهه‌ها در حال مطالعه موادی بوده‌اند که می‌توانند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی یا مغناطیسی(و بالعکس) تبدیل کنند. حال محققان طی این مطالعه درباره روند توسعه این فناوری در آینده توضیح داده‌اند.
“فومینو ناریتا”(Fumio Narita) مهندس مواد دانشگاه توهوکو گفت: تحقیقات در مورد بهبود کارایی حسگرهای شناسایی ویروس در سال‌های اخیر پیشرفت چندانی نداشته است. بررسی ما با هدف کمک به محققان جوان و دانشجویان برای درک آخرین پیشرفت‌ها جهت هدایت کارهای آینده آنها در جهت افزایش حساسیت حسگر ویروس انجام شده است.
مواد پیزوالکتریک، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. آنتی بادی‌هایی که با یک ویروس خاص ارتباط برقرار می‌کنند را می‌توان روی الکترود تعبیه شده روی مواد پیزوالکتریک، قرار داد. هنگامی که ویروس مورد نظر با آنتی بادی‌ها ارتباط برقرار می‌کند، باعث افزایش جرم می‌شود که این موضوع فرکانس جریان الکتریکی در داخل ماده را کاهش می‌دهد که این موضوع نشان دهنده وجود آن فرکانس است. این نوع حسگر قابلیت کشف چندین ویروس از جمله ویروس پاپیلوم انسانی ایجادکننده سرطان دهانه رحم، اچ آی وی، آنفلوانزای A، ابولا و هپاتیت B است.
مواد مغناطوکشسانی، انرژی مکانیکی را به انرژی مغناطیسی و بالعکس تبدیل می‌کنند. این موارد برای سنجش عفونت‌های باکتریایی از قبیل حصبه و تب خوکی و برای شناسایی هاگ سیاه زخم بررسی شده است. “آنتی بادی‌های کاوشگر” (Probing antibodies) بر روی یک تراشه حسگرزیستی که خود روی ماده مغناطوکشسانی قرار دارد، قرار می‌گیرند و سپس یک میدان مغناطیسی اعمال می‌شود. اگر آنتی ژن مورد نظر با آنتی بادی‌ها ارتباط برقرار کند، جرمی به مواد اضافه می‌کند و منجر به تغییر شار مغناطیسی می‌شود که سپس با استفاده از ابزاری به نام “پیچه انتخابی”(‘pick-up coil) مورد سنجش و ارزیابی قرار می‌گیرد.
مغناطوکشسانی یا مگنتواستریکشن به پدیدهٔ کُرنش مواد بر اثر اعمال میدان مغناطیسی تنگش مغناطیسی(Magnetostriction) می‌گویند که طی آن طول یا حجم ماده تغییر می‌کند. این پدیده نخستین بار در سال ۱۸۴۲ میلادی توسط جیمز ژول کشف شد. اساس این پدیده بر این واقعیت استوار است که حالت مغناطیسی یک بلور به فاصله بین اتم‌های مغناطیسی و یون‌هایش بستگی دارد و تغییر در وضعیت مغناطیسی با استفاده از میدان مغناطیسی، دما، تنش کشسان یا عوامل دیگر می‌تواند منجر به جابجایی اتم‌ها نسبت حالت تعادلشان شود.
ناریتا می‌گوید پیشرفت‌های انجام شده در زمینه هوش مصنوعی و مطالعات شبیه‌سازی می‌تواند به یافتن مواد پیزوالکتریک و مغناطیسی بسیار حساس برای تشخیص ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری زا کمک کند. موادی که در آینده توسعه داده خواهند شد بدون سیم پیچ/پیچه، بی‌سیم و نرم خواهند بود که این موضوع امکان استفاده از آنها در پارچه‌ها و ساختمان‌ها را فراهم می‌کند.
دانشمندان حتی در حال بررسی چگونگی استفاده از این مواد و مواد مشابه برای شناسایی کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ ویروس عامل کووید-۱۹ در هوا هستند. این نوع حسگرها می‌توانند در سیستم‌های تهویه هوا حمل و نقل زیرزمینی به برای نظارت بر گسترش ویروس در زمان حال استفاده شوند. حسگرهای پوشیدنی همچنین می‌توانند افراد را از یک محیط حاوی ویروس دور کنند.
یافته‌های این مطالعه در مجله “Advanced Materials” منتشر شد.
