حملات قلبی عامل مهم مرگ و میر در سراسر جهان می باشند و تشخیص زودهنگام آنها برای نجات زندگی افراد زیاد مهم است. با این حال، آزمایش‌های آزمایشگاهی استاندارد می‌تواند زمان‌بر و پرهزینه باشد.

اکنون محققان دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس برای از بین بردن این مشکل، یک حسگر کاغذی ارزان قیمت که زیست‌نشانگرهای حملات قلبی را تشخیص می‌دهد، تشکیل کرده‌اند.

آنها محققان یک سنجش جریان عمودی مبتنی بر کاغذ(VFA) را برای تشخیص زیست‌نشانگرهای دعوا قلبی طراحی کرده‌اند.

گسترش دهندگان می‌گویند این حسگر برای اراعه نتایج تنها به ۱۵ دقیقه زمان نیاز دارد.

آیدوگان اوزجان(Aydogan Ozcan) نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: ما شوق زده‌ایم که این راه حل کم‌هزینه و قابل حمل را معارفه می‌کنیم که فاصله بین تشخیص آزمایشگاهی و نقطه اغاز مراقبت را پر می‌کند.

او گفت: پلتفرم مبتنی بر کاغذ ما که با یادگیری عمیق طراحی شده است، جانشین موثری برای ابزارهای حجیم و گران‌قیمتی است که اکنون در بیمارستان‌ها منفعت گیری خواهد شد. این حسگر، اراعه تشخیص‌های پیشرفته قلبی را نوید می‌دهد.

طراحی با الگوریتم‌های یادگیری عمیق

محققان یک سنجش جریان عمودی مبتنی بر کاغذ(VFA) طراحی کرده‌اند که تروپونینI (cTnI) قلبی را شناسایی می‌کند که پروتئینی است که در جریان صدمه عضله قلب در جریان خون آزاد می‌شود.

این پلتفرم نوآورانه ترکیبی از دو فناوری قوی الگوریتم‌های یادگیری عمیق و شیمی تحکیم نانوذرات پیشرفته است. در این پلتفرم، الگوریتم‌ها برای تجزیه و تحلیل تصاویر گرفته شده توسط سیستم VFA و افزایش تشخیص cTnI منفعت گیری خواهد شد.

دلنشین اینجاست که این حسگر پتانسیل دستیابی به حد تشخیص حداقل ۰.۲ پیکوگرم در میلی لیتر را دارد.

محققان می‌گویند که حساسیت استثنایی این پلتفرم زیاد فراتر از حساسیت دستگاه‌های حاضر است و این ابزار، نیازهای بالینی را برای تشخیص مقادیر زیاد مقداری از پروتئین تروپونین در جریان خون برآورده می‌کند. این تشخیص دقیق می‌تواند راه را برای تشخیص زودهنگام انفارکتوس حاد میوکارد(AMI) یا دعوا قلبی هموار کند.

راه حلی کم هزینه

این سیستم طی دو مرحله کار می‌کند. ابتدا پروتئین cTnI را در نمونه خون شناسایی می‌کند و برای این کار، از ذرات ریز طلا که به مولکول‌های دیگر متصل شده‌اند، برای اتصال به پروتئین cTnI منفعت گیری می‌کند.

در مرحله دوم که مرحله تحکیم سیگنال است، ذرات طلا یک عکس العمل شیمیایی را تشکیل می‌کنند که تحول رنگ تشکیل می‌کند. سپس یک دستگاه قابل حمل مخصوص از این تحول رنگ عکس می‌گیرد.

الگوریتم‌های یادگیری عمیق برای تجزیه و تحلیل این تصاویر و حساس‌تر و دقیق‌تر کردن آزمایش منفعت گیری خواهد شد.

این تیم دریافت که نتایج این آزمایش موسوم به hs-VFA زیاد همانند به نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی سنتی است و همزمان قابلیت مطمعن این آزمایش را به نمایش گذاشت.

این چنین این سیستم می‌تواند سطوح گوناگون cTnI، از زیاد کم تا زیاد زیاد(۰.۲ پیکرگرم در میلی‌لیتر تا ۱۰۰ نانوگرم در میلی‌لیتر) را شناسایی کند.

از نظر هزینه نیز این روش سنجش مبتنی بر کاغذ کمتر از ۴ دلار برای هر آزمایش قیمت دارد، در حالی یک دستگاه شبیه تقریباً ۱۷۰ دلار هزینه دارد. این مقرون به صرفه بودن می‌تواند برای جوامع فقیر مورد قیمت باشد.

گیوره هان(Gyeo-Re Han) نویسنده ارشد این مطالعه و محقق فوق دکترا در دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس او گفت: مقصد ما طراحی سیستمی می بود که بتواند نه تنها در بیمارستان‌ها، بلکه در کلینیک‌ها، داروخانه‌ها و حتی در آمبولانس‌ها نیز منفعت گیری شود.

او گفت: توانایی تشخیص سریع و سنجش کردن سطح تروپونین در تنظیمات گوناگون می‌تواند درمان سریع تر و مؤثرتری را برای بیماران دچار دعوا قلبی به اختصاصی در مرحله حیاتی مراقبت‌های پیش‌بیمارستانی مقدور کند.

این مطالعه در مجله ACS Nano انتشار شده است.