ويتمثل جوهر التشخيص في رقاقة حيوية تستخدم تقنية كهروحركية للكشف عن المؤشرات الحيوية، أو مستقبلات عامل نمو البشرة النشطة (EGFRs)، والتي يتم التعبير عنها بشكل مفرط في بعض أنواع السرطان، مثل الورم الأرومي الدبقي، وتوجد في الحويصلات خارج الخلية.
ويتضمن الجهاز 3 أجزاء: واجهة أتمتة ونموذج أولي لجهاز محمول يدير المواد اللازمة لإجراء الاختبار والرقاقة الحيوية. ويتطلب كل اختبار رقاقة حيوية جديدة، لكن واجهة الأتمتة والنموذج الأولي قابلان لإعادة الاستخدام.
وقال شوي تشيا تشانغ، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في جامعة نوتردام والمعد الرئيسي للدراسة: “الحويصلات خارج الخلية أو الإكسوسومات هي جسيمات نانوية فريدة تفرزها الخلايا. إنها كبيرة ولها شحنة ضعيفة. تم تصميم تقنيتنا خصيصا لهذه الجسيمات النانوية، باستخدام ميزاتها لصالحنا”.
وكان التحدي الذي واجه الباحثين مزدوجا: تطوير عملية يمكنها التمييز بين مستقبلات عامل نمو البشرة النشطة وغير النشطة، وإنشاء تقنية تشخيصية حساسة وانتقائية في الكشف عن مستقبلات عامل نمو البشرة النشطة على الحويصلات خارج الخلية من عينات الدم.
وبهذا الصدد، ابتكر الباحثون رقاقة حيوية تستخدم مستشعرا كهربائيا غير مكلف. ونظرا لحجم الحويصلات خارج الخلية، يمكن للأجسام المضادة على المستشعر تكوين روابط متعددة مع الحويصلة نفسها خارج الخلية، ما يعزز حساسية وانتقائية التشخيص بشكل كبير.
وعندما تكون الحويصلات خارج الخلية مع مستقبلات عامل نمو البشرة النشطة موجودة، يمكن رؤية إشارة على الرقاقة تشير إلى وجود ورم أرومي دبقي لدى المريض.
وتعمل استراتيجية الاستشعار هذه على تقليل التداخل الشائع في تقنيات الاستشعار الحالية، التي تستخدم التفاعلات الكهروكيميائية أو الفلورسنت.
وقال ساتياجيوتي سيناباتي، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في جامعة نوتردام: “يمكننا تحميل الدم مباشرة دون أي معالجة مسبقة لعزل الحويصلات خارج الخلية، لأن مستشعرنا لا يتأثر بجسيمات أو جزيئات أخرى. إنه يظهر ضوضاء منخفضة ويجعل المستشعر أكثر حساسية للكشف عن المرض من التقنيات الأخرى”.
ويقول الباحثون إنه يمكن تكييف الجهاز للكشف عن أنواع أخرى من الجسيمات النانوية البيولوجية. وهذا يفتح المجال أمام التكنولوجيا للكشف عن عدد من المؤشرات الحيوية المختلفة لأمراض أخرى.
