صمم باحثون مضخة بسيطة مصنوعة من بالون وجورب نسائي من النايلون . هذه المضخة برغم بساطة تركيبها يمكن أن تساهم في الحصول على ضغط مناسب لإجراء للكشف عن تلوث المياه و الخلايا السرطانية في العينات السائلة .

تستخدم المضخات لجعل العينات البيولوجية تتدفق عبر أجهزة تضخ الموائع الدقيقة ( كالماء) بينما يتم تحديد محتوياتها تحت المجهر.

الجهاز المبتكر الذي كشف النقاب عنه في مجلة Lab on a Chip Journal تكلف دولارين فقط لصنعه ، ولكنه يعمل بكفاءة مثل نظرائه من المضخات باهظة التكلفة و التي عادة ما تستخدم للغرض ذاته.

هذه المضخة المصنوعة يدوياً هي نتاج تعاون بين الباحثين في جامعة RMIT ومعهد وولتر وإليزا هول للأبحاث الطبية في ملبورن ، أستراليا ، الذين أثبتوا قابليتها للتطبيق في الاختبارات لاكتشاف الطفيليات المائية وخلايا السرطان ودراسة أمراض الأوعية الدموية.

تقنية مستوحاة من كرة القدم

قال مؤلف الدراسة ، ومهندس RMIT ، الدكتور بيتر ثورجود ، إن الفريق استلهم هذا الاختراع البسيط من كرة القدم ، التي تستطيع تحمل ضغوط كبيرة عند نفخها.

وقال ثورجود: ‘لقد بدأنا ببالونات اللاتكس العادية ، ثم أدركنا أن جوارب منتظمة مصنوعة من النايلون والإيلاستين يمكن أن تكون مناسبة لتعزيز الضغط داخلها ، مما يتيح لنا الحصول على ضغط عالي بشكل كبير يجعلها تعمل كمضخات ميكروية بكفاءة تقارب نظيراتها من المضخات المكلفة ‘.

‘بمجرد تغليف ثلاث طبقات من الجوارب حول بالون اللاتكس ، تمكن العلماء من زيادة ضغطها الداخلي بعامل 10 – وهو ما يكفي لتشغيل الكثير من تحاليل الماء أو الدم التي تتطلب عادة مضخات كبيرة مرتفعة الثمن’

وأظهرت التجارب أن مضخة البالون المقوى يمكن استخدامها لتشغيل أجهزة ميكروفلويدية حيث تسري الموائع ضمن نطاق ضيق وضغط عالي ولعدة ساعات دون فقدان كبير للضغط.

يمكن وضع المضخة أيضًا بسهولة داخل “حاضن العينات” وتركها طوال الليل.

يمكن لهذه المضخة البسيطة المصنوعة من بالون وجوارب. أن تصبح آداة ميدانية منخفضة التكلفة حيث تشتد الحاجة إليها . مما يوفر فرصًا مثيرة لاختبار المياه ميدانياً ومن ثم تمنح القدرة على اختبار وتشخيص المرضى من مسببات الأمراض المعدية والكشف عن الكائنات الحية الدقيقة المائية في ذات المكان .

آرون جيكس مؤلف مشارك في الدراسة وعلم الطفيليات في معهد والتر وإليزا هول
باحث رئيسي في مجال جودة المياه العالمية وتدخلات الصحة العامة.

يذكر أن الكائنات الحية الدقيقة الطفيلية لها تأثير كبير في المجتمعات الفقيرة في المناطق المدارية وشبه المدارية على مستوى العالم ، ولكن أيضًا في البلدان المتقدمة بما في ذلك أستراليا .

كانت هناك حاجة ملحة إلى أدوات تشخيصية ميدانية منخفضة التكلفة تعمل في بيئات مليئة بالتحديات . وبالرغم من بساطة هذا الجهاز كما يبدو ، إلا أنه يلبي تلك الاحتياجات جيدًا ويمكن أن يكون له تأثير كبير .

وقالت الدكتورة سارة باراتشي ، المؤلفة المشاركة وعالمة الأحياء في RMIT ، إن لديها تطبيقات واعدة للتشخيص المبكر للأمراض في المنزل أو في أماكن العمليات .

تم اختبار مضخة البالون كجهاز تشخيصي في نقطة الرعاية للكشف عن التركيزات المنخفضة للغاية من خلايا السرطان المستهدفة في العينات السائلة ، ووجد أنها تعمل بكفاءة.

‘إن القوة الهيدروديناميكية للسائل التي ينتجها البالون المقوى كانت كافية لعزل الخلايا للدراسة ، الأمر الذي كان مذهلاً حقًا لمضخة بتكلفة لا تتجاوز 2 دولار على الأكثر !’

تعمل باراتشي الآن على تطبيق تقنية المضخة المبسطة لتطوير أنظمة تحاكي ظروف التدفق في الأوعية المختلة وظيفياً ، لفهم الأمراض مثل تصلب الشرايين الذي يؤدي إلى نوبة قلبية وسكتة دماغية.

آفاق جديدة للعمل الميداني

على الرغم من التقدم الكبير الذي أحرزته تقنية سريان الموائع الميكروية خلال العقد الماضي ، إلا أن تطبيقها على نطاق واسع كان محدودًا بسبب التكلفة والكميات الضخمة من المضخات اللازمة لتشغيلها.

الدكتور خاشيار خوشانيش ، مهندس وقائد المشروع ، هو باحث رائد في مجال سريان السوائل الميكروية . ومساهم في تطوير ما يعرف بتقنيات معمل-في-رقاقة ،

البساطة هي لب برنامجنا البحثي بأكمله. وعن طريق إعادة تصميم أجهزة سريان موائع ميكروية متطورة إلى أجهزة مبسطة ، يمكننا زيادة وصولها وتطبيقاتها إلى أقصى حد لاستخدامها في التدريس أو البحث في هذا المجال ، وليس فقط في المعامل المتطورة ‘.

‘نتصور أن تكون هذه الأنواع من المضخات مناسبة أيضًا لتجارب الطلاب في الصف الدراسي لدعم تطوير القدرات في هذا المجال المهم من البحث من مرحلة مبكرة.’

تعليق

لاشك أننا بحاجه لمثل هذه الأدوات الميدانية البسيطة لمواجهة الظروف التي تطرأ لاسيما في المناطق المنكوبة أو الفقيرة والتي قد يصعب وصول تقنيات رعاية صحية لها بالقدر المطلوب بسبب التكاليف، إذا كنت من العاملين في هذا المجال يمكنك الإطلاع على التفاصيل بشكل أكثر تخصصاً من خلال الرابط الأول في المصادر .

يمكنك أيضاً الإطلاع على الروابط التالية و التي تتحدث عن تقنيات رخيصة مشابهة
جهاز طرد مركزي من لعبة ورقية يمكنه إنقاذ الملايين
الفولدسكوب : ميكروسكوب كامل من الورق تكلفته 50سنتاً

مصادر

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/lc/c9lc00618d#!divAbstract
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190729111314.htm
https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2019/jul/balloon-pump
https://www.labonthecheap.com/index.php/2019/08/02/2-microfluidic-pumps-made-of-latex-balloons-and-stockings/