جمعی از پژوهشگران و دانشجویان دانشگاه صنعتی شریف با سرپرستی دکتر مریم سعادتمند استادیار دانشکده مهندسی شیمی و نفت، موفق به ساخت «دستگاه آزمایشگاه روی دیسک» شدند. با استفاده از این دستگاه فاکتورهای خونی بررسی و جواب آزمایش بدون دخالت اپراتور در کوتاه‌ترین زمان ممکن و دقت مناسب در اختیار کاربر قرار می‌گیرد.
ابزار تشخیص پزشکی مراقبت در محل، به ابزارهایی اطلاق می‌شوند که در منزل، مطب پزشک و حتی بیمارستان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و در مدت زمان کوتاه، نتیجه‌ی آزمایش مورد نظر را ارائه می‌کنند. این ابزارها که از مزیت‌هایی مانند زمان سریع پاسخگویی، دقت مناسب، راحتی استفاده و هزینه‌ی کم برخوردارند نقش موثری در ارتقای سطح سلامت عمومی جوامع داشته‌اند. در دنیای امروزه، مشغله‌ی زیاد افراد در جوامع پیشرفته و نبود امکانات پزشکی مناسب و هزینه‌های بالا در جوامع در حال توسعه، دو دلیل مهم کوتاهی افراد در قبال سلامت فردی خویش محسوب می‌شوند. لذا استفاده از این ابزارها امکان کنترل راحت‌تر وضعیت سلامت را برای هر دو گروه افراد عنوان شده فراهم می‌کند.
ریزسیالات به دانش بررسی و کنترل سیالات در مقیاس کوچک در محدوده ی میکرولیتر اطلاق می‌شود. ابزارهای مبتنی بر ریزسیالات، نمونه‌های ورودی را تجزیه و تحلیل و پردازش می‌کنند و یا عملیاتی از قبیل جداسازی، اختلاط و غیره را بر آنها اعمال می‌نمایند. نمونه‌هایی که در ابزارهای ریزسیالاتی مورد بررسی و آزمایش قرار می‌گیرند می‌توانند هر یک از موارد ذیل باشند: خون، بزاق، ادرار، سوسپانسیون‌های سلولی، محلول‌های پروتئینی، آنتی بادی‌ها، بافرها و معرف‌های مورد استفاده در فرایندهای مختلف شیمیایی زیستی.
در مقایسه با فناوری‌های معمول آنالیزی مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها، ریزسیالات مزایای متعددی را به همراه دارد که عبارتند از: کاهش چشمگیر مصرف معرف و نمونه، هزینه‌ی پایین تولید، زمان کوتاه تجزیه و تحلیل در کنار دقت بالا و توانایی فوق‌العاده در یکپارچه‌سازی المانهای متعددی که جهت انجام یک آزمایش مورد نیاز هستند، مانند تغییر جهت جریان، اختلاط، اندازه‌گیری، جداسازی.
با تمام این مزایا، ریزسیالات توجه فرایندهای را در جوامع علمی به خود معطوف نموده و بیش از دو دهه است که توسط بسیاری از دانشمندان در زمینه‌های مختلف مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است.
جمعی از پژوهشگران مرکز تحقیقات مهندسی بیوشیمی و کنترل محیط زیست دانشگاه صنعتی شریف نیز نزدیک به یک دهه است که در حال تحقیق و پژوهش برای اندازه‌گیری فاکتورهای خونی از طریق ريزسيالات هستند و حالا موفق به طراحی و ساخت دستگاهی شده‌اند که در کوتاه‌ترین زمان ممکن و با دریافت مقدار بسیار ناچیزی نمونه خون، سنجش‌های دقیقی ارائه می‌کند.
دکتر مریم سعادتمند در خصوص ساخت این دستگاه می‌گوید: حدود هفت سال است که در حال پژوهش برای ساخت «دستگاه آزمایشگاه روی دیسک» هستیم و تاکنون مقالات معتبری در این زمینه به چاپ رسانده‌ایم، اما هدف ما از این پژوهش صرفاً تحقیقات آزمایشگاهی و چاپ مقاله نبوده و در زمینه تجاری‌سازی و ساخت دستگاه هم گام‌های موثری برداشته‌ایم.
وی در رابطه با نحوه عملکرد «دستگاه آزمایشگاه روی دیسک» گفت: این دستگاه شبیه دی‌وی‌دی رام اکسترنال کامپیوتر عمل می‌کند. پس از وارد کردن نمونه خون به دیسک، فرآیندهایی بر روی دیسک انجام می‌شود و نهایتاً جواب آزمایش و تست‌هایی که بر روی دیسک انجام شده در قالب یک فایل جهت چاپ به کاربر ارائه می‌شود.
دیسک‌های قابل استفاده در این دستگاه از جنس پلیمر بوده و بسته به نوعی کاری که بر روی آن انجام می‌شود دارای ضخامتی بین چند میلیمتر تا 1سانتی‌متر هستند. نکته قابل توجه این است که مقدار خونی که به عنوان نمونه برای این دستگاه استفاده می‌شود بسیار کم است. هر سی دی یا دیسک بین 5 تا 13 تست را می‌تواند انجام دهد که حدود 100میکرولیتر خون نیاز دارد، در واقع با چند قطره از خون نوك انگشت، نمونه مورد نیاز این دیسک تامین می‌شود.
تشریح نحوه عملکرد دستگاه آزمایشگاه روی دیسک
دکتر سعادتمند در ادامه به تشریح نحوه عملکرد این محصول پرداخت و گفت: ابتدا نمونه‌های خون به دیسک‌هایی که در آن معرف‌ها و بافرهای مناسب جاسازی شده وارد می‌شود و پس از انجام فعل و انفعالاتی، نتایج تست‌های مورد نظر حاصل و به کاربرد ارائه می‌شود.
هر دیسک یکبار مصرف بوده و مربوط به تست‌های خاصی است. بر روی یک دیسک تست‌هایی را قرار می‌دهیم که مشابه یکدیگر بوده و یا به نوعی به هم ارتباط داشته و روی همدیگر اثر می‌گذارند و برای تشخیص درست پزشک نیاز است که آن جواب‌ها کنار یکدیگر قرار گیرد.
وی گفت: تست هموگلوبین و تست هموگلوبين A1C برای افراد مستعد به بیماری دیابتی و تست‌های مولكولی DNA و cfDNA از جمله تست‌هایی است که در حال حاضر از طریق دیسک‌های طراحي شده توسط ما قابل سنجش است، و تست‌های مربوط به چربی خون و نشانگرهای بیماری قلبی نیز در حال انجام است.
وی گفت: این دستگاه سنجش سریع(کمتر از نیم ساعت) و دقیقی ارائه خواهد داد تا پزشک با توجه به نتایج به دست آمده تشخیص مناسبی داشته باشد و روش سریع درمان را برای بیمار پیش گیرد.
تاریخچه‌ی این تکنولوژی
این پژوهشگر در ادامه یادآور شد؛ این تکنولوژی برای اولین بار در امریکا مورد استفاده قرار گرفت و در حال حاضر در آلمان خیلی زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. نمونه‌ای از این دستگاه تا کنون واردکشور نشده است. در حال حاضر برخی از مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاهی ایران در حال پژوهش و کار بر روی این دستگاه‌ها هستند. اما دستگاه ساخته شده در مرکز تحقيقات بیوشیمی و كنترل محيط زيست دانشگاه صنعتی شریف نسبت به نمونه‌هایی که در مراکز تحقیقاتی کشور در حال انجام است دقیق‌تر بوده و فرآیندی که بروی دیسک انجام می‌شود از دقت بالاتری برخوردار است.
وی گفت: انجام تست‌های گوناگون بر روی دیسک‌ها فرایندی زمانبر و پیچیده است و با توجه به اینکه بیماری‌های قلبی- عروقی رتبه یک را در دنیا دارند و اصلی‌ترین عامل مرگ و میر به‌شمار می‌آیند، تمرکز خود را بر روی طراحی و ساخت دیسک‌های سنجش چربی خون و بیماری‌های قلبی گذاشته‌ایم.
این استاد دانشگاه خاطرنشان کرد؛ یکی از مزیت‌های این دستگاه قابل حمل بودن آن است. در واقع هدف اصلی ما برای ساخت این دستگاه انجام آزمایش در منزل نیست. هدف ما استفاده از این دستگاه در خانه‌های بهداشت، مراکز بهداشت روستایی و نقاط محرومی است که دسترسی به آزمایشگاه‌ها و دستگاه‌های پیشرفته محدود است.
دکتر سعادتمند یادآور شد؛ این دستگاه محدود به تست‌های خونی نیست و برای آنالیز آب و مواد غذایی، حتی بیماری‌های دام و طیور هم می‌توان از آن استفاده کرد.
دقت سنجش‌های انجام شده در این دستگاه نسبت به آزمایشگاه‌ها
عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت در خصوص مقایسه نتایج حاصل از سنجش در این دستگاه نسبت به آزمایشگاه‌ها گفت: در تحقیقاتمان هر دیسکی را که طراحی می‌کنیم، نتایج آن را با روش‌های سنجش در آزمایشگاه‌ها هم مقایسه می‌کنیم. بررسی‌ها نشان می‌دهد نتایج سنجش‌ها تفاوت قابل ملاحظه‌ای نداشته و جواب‌هایی که ما از طریق این دستگاه به دست آوردیم با جواب‌هایی که از طریق آزمایشگاه به دست آمده یکسان بوده و با وجود اینکه از مقدار نمونه خون کمتری هم استفاده کرده‌ایم جواب‌ها دقیق و قابل استناد بوده است.
تجاری سازی
دکتر سعادتمند در پایان به بحث تجاری‌سازی این محصول اشاره کرد و گفت: از دو سال پیش وارد فرآیندهای تجاری سازی شده‌ایم و حدود يك سال با شتاب دهنده هم آوا همکاری کردیم و نزدیک به یک سال است که با شتاب دهنده شریف در زمینه تجاری سازی همکاری می‌کنیم.
متاسفانه گرفتن مجوزها یکی از موانع ما برای پیشبرد سریع کارهاست. در حال حاضر با معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری و پارک علم و فناوری دانشگاه تعاملاتی داشته‌ایم تا روند گرفتن مجوزها تسهیل شود. در نهایت و با توجه به چالش‌هایی که با آن مواجه هستیم همچنان رو به جلو در حال حرکت هستیم و امیدواریم تا یک سال آینده این محصول را به مرحله تجاری‌سازی برسانیم.