يمكن أن ينتشر فيروس كورونا عبر الهواء

 

يمكن أن ينتشر فيروس كورونا عبر الهواء - إليك ما يتطلبه الأمر لإكتشاف الجسيمات المحمولة في الهواء

 تظهر مجموعة متزايدة من الأبحاث أن فيروس كورونا ، وهو الفيروس المسبب لـ كورونا ، يمكن أن ينتشر من شخص لآخر عن طريق الهواء. المساحات الداخلية ذات التهوية السيئة في المناطق التي ينتشر فيها الفيروس خطيرة بشكل خاص

 سيكون مسؤولو الصحة العامة وأول المستجيبين قادرين على تحديد ما إذا كان الفضاء يحتوي على تركيز خطيرمن الفيروسات المحمولة جواً ، وأي مسببات مرضية أخرى ، ببساطة عن طريق التلويح حول ثلاثي الحدود

هذه التكنولوجيا ، التي تم تخيلها قبل 60 عامًا ، لا تزال في عالم الخيال. ومع ذلك ، فإن الأجهزة التي يمكنها الكشف بسرعة عن مسببات الأمراض المحمولة جواً - بما في ذلك كورونا تعمل في مختبرات بحثية مختلفة

الهواء الذي نتنفسه

إن اكتشاف وجود جزيئات الفيروس المحمولة جواً معقدًا بخلط الجزيئات الأخرى في الهواء. يشتمل الغلاف الجوي على عدد كبير من الجسيمات العائمة ، جزء كبير منها بيولوجي. عادة ، مع كل نفس ، تستنشق حوالي ألف جسيم بيولوجي

وتشمل هذه الهباء البيولوجية الكائنات الحية والميتة ، بما في ذلك الفيروسات والبكتيريا والفطريات وحبوب اللقاح والمخلفات النباتية والحيوانية. الفيروسات هي أصغر هذه الجزيئات. يتراوح حجمها من 10 إلى 300 نانومتر ، أو جزء من المليون من المليمتر. في المقابل ، يبلغ متوسط ​​قطر خلايا الدم الحمراء من 6 إلى 8 ميكرون ، أو من 6000 إلى 8000 نانومتر. تتراوح البكتيريا من 1 إلى 4 ميكرون والفطريات من 5 إلى 10 ميكرون. عادة ما يكون حطام النبات والحيوان أكبر من 10 ميكرون

معظم هذه الجسيمات البيولوجية ليست مصدر قلق على الصحة ، لأن معظمها عبارة عن أجزاء من النباتات والحيوانات ، بما في ذلك البشر. ومع ذلك ، لا يتطلب الأمر سوى عدد قليل من الميكروبات الخطرة لإنتاج جائحة

التعرف على ميكروبات الأخبار السيئة

لفهم التهديد المحتمل من الهباء الحيوي ، من المهم تحديد الجزء الصغير من الميكروبات المسببة للمشاكل أو المسببة للأمراض من بين جميع الهباء الحيوية الموجودة. يبدأ التعرف على الهباء الحيوي بإلتقاط الجسيمات البيولوجية من الهواء ، عادةً عن طريق تجميع الجسيمات على مرشح ، في قنينة سائلة أو على الهلاميات المائية

في كثير من الأحيان ، يقوم الباحثون بنقل الهباء الحيوي الذي تم جمعه إلى وسط استزراع مصمم لدعم نمو الميكروبات. يمكن أن تشير كيفية استجابة الميكروبات لوسط استنبات معين - الحجم والشكل واللون ومعدل نمو مستعمرة الميكروبات - إلى أنواع الميكروبات

قد تستغرق هذه العملية عدة أيام إلى أسابيع ، وغالبًا ما تكون غير فعالة. اتضح أن العلماء يمكنهم تحديد حوالي 1 ٪ فقط من الميكروبات المحمولة جواً بهذا النهج

يعتمد العلماء بشكل متزايد على التحليلات الجينية لرسم خرائط للفيروسات والكائنات الدقيقة الأخرى التي تم جمعها في عينات الهواء. إحدى التقنيات الشائعة للتحليل القائم على الجينات هي تفاعل البوليميراز المتسلسل ، والذي يستخدم تفاعلًا إنزيميًا لعمل نسخ عديدة من جين معين أو جزء من الجين بحيث يمكن اكتشاف التسلسل الجيني -دي ان ايه أو آر إن ايه - في عينة . يمكن تصميم اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل بي سي آر لإكتشاف تسلسل الجينات الخاص بالكائن الدقيق بحيث يعادل اكتشاف التسلسل تحديد الكائن الدقيق

هذه التقنية حاليًا هي المعيار الذهبي للكشف عن وجود فيروس كورونا من عينات مسحة الأنف. تعتبر الطرق القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل دقيقة للغاية في تحديد مسببات الأمراض

تتيح تقنية التسلسل من الجيل التالي إمكانية تسلسل الجينوم الكامل للكائنات الحية بسرعة. بإستخدام هذه التقنيات ، أصبح لدى الباحثين الآن القدرة على فهم مجموعة الكائنات الحية الدقيقة بأكملها - تنوعها ووفرة - في الهواء

الكشف السريع

على الرغم من هذه التطورات ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لتكون قادرًا على تحديد وجود مسببات الأمراض في الهواء على الفور. التقنيات الحالية لتحديد الميكروبات ، باهظة الثمن وتتطلب معدات متخصصة وتنطوي على خطوات معالجة طويلة. لا يمكنهم أيضًا اكتشاف نوع من كميات صغيرة من المواد الجينية

ومع ذلك ، فإن التطورات الحديثة توفر بعض الأمل لتطوير أجهزة الإستشعار التي يمكن أن توفر معلومات سريعة حول الهباء الجوي

أسلوب واحد يستخدم الإزهار الناجم عن الليزر. في هذه التقنية ، تضيء الجسيمات بضوء ذي لون معين أو طول موجي معين ، وتستجيب الجسيمات البيولوجية فقط عن طريق التألق ، أو إصدار الضوء. يمكن استخدام هذه التقنية لتحديد وقياس وجود الجسيمات البيولوجية في الهواء في الوقت الفعلي ولكنها لا تفرق بين ميكروب آمن وميكروب ضار

تقدم آخر هو استخدام مقياس الطيف الكتلي للكشف عن الهباء الحيوي. في هذه التقنية ، يتم تفجير جسيم هباء حيوي منفرد بواسطة الليزر ويتم تحليل الأجزاء الجزيئية على الفور لتحديد التركيب الجزيئي للجسيمات. يستخدم الباحثون أيضًا أجهزة استشعار تعتمد على التحليل الطيفي لرامان. يمكن لمطياف رامان تحديد التركيب الجزيئي من الضوء المنعكس على العينات دون إتلاف العينات

تحدي كبير في حزمة صغيرة

تعمل هذه التقنيات على تطوير الاكتشاف الفوري والتعرف على البكتيريا والفطريات المحمولة جواً ، ولكنها أقل كفاءة في اكتشاف الفيروسات ، بما في ذلك كورونا هذا في المقام الأول لأن الفيروسات صغيرة جدًا ، مما يجعل من الصعب جمعها بأخذ عينات الهواء ويصعب إجراء تحليل  بي سي آر نظرًا للكمية الصغيرة من الحمض النووي / الحمض النووي الريبي

يعمل الباحثون على معالجة قيود الكشف عن الفيروسات المحمولة جواً. في مختبرنا في جامعة كلاركسون ، قمنا بتطوير جهاز استشعار ومجمع للهواء الحيوي منخفض التكلفة لأخذ عينات الهباء الحيوي على نطاق واسع. يستخدم جهاز أخذ العينات هذا الذي يعمل بالبطارية مصدر جهد عالي الحجم صغير الحجم لتأيين الفيروسات والبكتيريا والفطريات المحمولة جواً وجمعها على السطح. يعطي التأين للجسيمات البيولوجية شحنة كهربائية. يؤدي إعطاء سطح التجميع الشحنة المعاكسة إلى التصاق الجسيمات بالسطح

مكن تحليل العينات المأخوذة من جهاز التجميع لدينا باستخدام أجهزة تسلسل الحمض النووي / الحمض النووي الريبي المحمولة الجديدة ، والتي تسمح بالكشف عن الهباء الحيوي في الوقت الفعلي تقريبًا باستخدام معدات يدوية منخفضة التكلفة

The Conversation