يعد اختبار الحمل المنزلي أعجوبةً بطريقةٍ ما، فهو رخيص الثمن وسريع، ويوفر معلومات ضرورية للنساء في منازلهن الخاصة. بشكل مماثل قد تشكل الاختبارات الصحية التشخيصية الجديدة غير المكلفة وسهلة الاستخدام ثورة في مجال الصحة العامة، وقد لجأ بعض الكيميائيين إلى مادة بسيطة بشكل مدهش للمساعدة: الورق.
يمكن لأجهزة الاستشعار الورقية أن تسهل على الناس حول العالم متابعة تطورات صحتهم، وتساعد في الإدارة المنزلية للحالات المزمنة مثل أمراض القلب والأوعية الدموية، وربما تسهل الكشف المبكر للسرطان والأمراض الأخرى. في البلدان المعرضة للأمراض الخطيرة مثل الإيبولا، قد توفر أجهزة الاستشعار أيضًا تحذيرات مبكرة لتفشي المرض.
يمكن لجهاز التحليل الورقي (PAD) الذي تم تطويره في مختبر Z. Hugh Fan في جامعة فلوريدا اكتشاف الجلوكوز والبروتين في وحدات الاختبار الأربع. تتفاعل العينات الموضوعة في وسط كل ثقب مع المواد الكيميائية لتتغير من الأصفر إلى البني (للجلوكوز) أو الأزرق (للبروتين). لا تحتوي المناطق ذات الشكل الماسي في نهاية كل وحدة على أي كواشف وتساعد في الكشف عن النتائج الخاطئة.
تُستخدم الاختبارات الورقية بالفعل للكشف عن مشاكل البول، والمساعدة في تشخيص الأنفلونزا والتهاب الحلق، والتعامل مع مرض السكري، من بين تطبيقات أخرى. ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، فإن استمرار نجاح هذه الأدوات، المصممة لإعطاء نتائج سريعة فورية، سيعتمد على مجموعة من العوامل. يجب أن تكون ميسورة التكلفة وحساسة ومحددة. ويجب أن تكون سهلة الاستخدام وسريعة وقابلة للقراءة بدون أي معدات أخرى. الأجهزة التحليلية الورقية المعتمدة على الموائع الدقيقة، والمعروفة أيضًا باسم Micro-PADs أو PADs، تناسب هذه المتطلبات.
صُمّمت أجهزة Micro-PAD في الأساس في منتصف القرن العشرين لتكون مختبرًا صغيرًا قائمًا بذاته على بطاقة أو شريط ورقي محمول باليد. أُدخِلت أجهزة تجريبية أكثر حداثة في عام 2007. ومنذ ذلك الحين، جرب باحثو Micro-PAD تصاميم أكثر تعقيداً لتحليل العينات، والتحكم في تدفق السوائل، وتضخيم الإشارات، وأداء مهام أخرى. يمكن أن تحتوي على عينات سائلة داخل حدود كارهة للماء مطبوعة بالشمع ومواد أخرى، وتستخدم هياكل ثلاثية الأبعاد للتحكم في معدل تدفق العينات، وتنسق مسار التدفق بوساطة صمامات تعمل بدون أدوات تحكم أو مشغلات، وتوصل الكواشف بترتيب محدد مسبقًا، ومن ثم تعرض نتائج الاختبار.
على الرغم من كونها مصنوعة من الورق، يمكن أن تكون الهياكل ثلاثية الأبعاد معقدة للغاية في التصميم. بعضها مستوحى من فن الأوريجامي القديم. يقول الباحث في جامعة فلوريدا هيو فان: "إنهم يحولون شريطًا بسيطًا لاختبار التدفق الجانبي ثنائي الأبعاد إلى جهاز متطور ثلاثي الأبعاد للكيمياء المحمولة". ومع ذلك، يجب التغلب على العقبات التكنولوجية الرئيسية قبل استخدام أجهزة micro-PADs على نطاق واسع، بما في ذلك تحسين حساسيتها وقدرتها على اكتشاف العديد من المؤشرات الحيوية في وقت واحد، كما يقول فان.
لقد ثبت أيضًا أن عرض نتائج اختبار واضحة أمر صعب بالنسبة لمصممي micro-PAD، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الخصائص الطبيعية للورق، وهو أنه معتم ومتألق ذاتيًا. يقول فان: "تعتمد معظم وحدات micro-PADs على الكشف اللوني". تم إحراز بعض التقدم من خلال إقران الأجهزة بالهواتف الذكية لاكتشاف تغيرات الألوان بدقة أكبر وتفسير النتائج بشكل أفضل.
يقول: "آمل أن تُستخدم أجهزة μPAD لفحص الأمراض المعدية في المستشفيات والمناطق الفقيرة بالموارد في المستقبل القريب".
تم نشر هذا الموضوع بتصريح من Knowable Magazine، التي تصدرها مؤسسة Annual Reviews، وهي مؤسسة غير ربحية تعنى بأمور النشر العلمي، حيث تقوم بانتاج المحتوى المعرفي الذي يسهم بتطور العلوم المختلفة وبالتالي الارتقاء بالمجتمع. سجل الآن للاشتراك في نشرة Knowable البريدية من هنا.
شاهد أيضاً عن جرافين.
