طور باحثون في جامعة تايوان الوطنية نظامًا آليًا يمكنه تمييز البكتيريا بناءً على إشاراتها الكهربائية. تم نشر عمل الفريق بقيادة البروفيسور تسونغ هونغ لين في المجلة طاقة النانو وتم اختياره لغلاف المنشور.
كيف يتعرف الروبوت على البكتيريا
عادة، يتم استخدام تلوين جرام لتحديد نوع البكتيريا. تقسم هذه الطريقة الكائنات الحية الدقيقة إلى مجموعتين كبيرتين – إيجابية الجرام وسالبة الجرام – بناءً على خصائص جدارها الخلوي. إلا أن مثل هذا التحليل يتطلب عدة خطوات كيميائية ومشاركة المختصين وتقييم النتائج يدوياً.
النظام الجديد يعمل بشكل مختلف. وقام العلماء بتثبيت جهاز استشعار مرن على قابض الروبوت، والذي يلامس عينة البكتيريا بلطف. عند التلامس، يخلق سطح الكائنات الحية الدقيقة إشارة كهربائية ضعيفة. وبما أن المجموعات المختلفة من البكتيريا لها هياكل مختلفة لجدار الخلية، فإن طبيعة هذه الإشارات تتغير أيضًا.
وقال البروفيسور تسونغ هونغ لين، أحد مؤلفي الدراسة: “من خلال تحويل لمسة بسيطة إلى بصمة كهربائية، يوفر نظامنا طريقة أسرع وأكثر أمانًا للتعرف على البكتيريا دون استخدام العلامات الكيميائية”.
دقة أكثر من 90%
وأجريت الاختبارات على العديد من البكتيريا الشائعة، بما في ذلك الإشريكية القولونية, المكورات العنقودية الذهبية, المكورات العنقودية البشروية و الزائفة الزنجارية. واستخدم النظام نوعين من المواد الحساسة، وتم تحليل الإشارات الناتجة بواسطة نموذج حاسوبي.
ونتيجة لذلك، تمكن الروبوت من تحديد ما إذا كانت البكتيريا إيجابية أو سلبية الجرام بشكل صحيح. 90.93% من الحالات. استغرق تحليل عينة واحدة تقريبا 620 مللي ثانية.
لا توجد مواد كيميائية أو اتصال غير ضروري
ومن مزايا النهج الجديد أنه ليست هناك حاجة للأصباغ الخاصة والملصقات الإضافية المستخدمة في التشخيص التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، يقلل الروبوت من الحاجة إلى الاتصال البشري المباشر بالعينات.
تعتبر هذه الطريقة أيضًا غير مدمرة – لا يتم قتل البكتيريا أثناء التحليل، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا للمراقبة الآلية والقياسات المتكررة.
وفي المستقبل، يخطط الباحثون لتوسيع النظام حتى يتمكن من التعرف على المزيد من أنواع الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.
