SARS, Zika এবং Ebola সহ প্রধান মহামারী এবং H1N1 এবং COVID-19 এর মত মহামারী গত দুই দশকে বিশ্বকে গ্রাস করেছে। যেহেতু সংক্রামক রোগের প্রাদুর্ভাব ক্রমবর্ধমান নিয়মিততার সাথে আবির্ভূত হয়, মহামারী ধারণ করতে এবং মহামারী প্রতিরোধে ভাইরাল ডায়াগনস্টিক এবং নজরদারি পরীক্ষার ক্ষমতা প্রসারিত করার প্রয়োজনীয়তা ক্রমশ স্পষ্ট হয়ে ওঠে। নেতৃত্বে গবেষক ড ডিনো ডি কার্লো এবং স্যাম ইমামিনেজাদ ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় থেকে, লস এঞ্জেলেস (ইউসিএলএ) এখন মিলিমিটার আকারের চুম্বকের একটি ঝাঁকের উপর ভিত্তি করে একটি হ্যান্ডহেল্ড ভাইরাল ডায়াগনস্টিক পরীক্ষা তৈরি করেছে (যাকে "ফেরোবট" বলা হয়)। প্রযুক্তিটি উল্লেখযোগ্যভাবে রোগ পরীক্ষার থ্রুপুট বাড়াতে পারে, খরচ কমিয়ে এবং দুষ্প্রাপ্য সরবরাহের ব্যবহার কমিয়ে দেয়।
ডায়াগনস্টিক ল্যাব কিট বর্ণনা করছে প্রকৃতি, গবেষকরা মাল্টিপ্লেক্সড এবং পুল ভাইরাল পরীক্ষার জন্য প্ল্যাটফর্মের কাজের নীতি এবং অভিযোজনযোগ্যতার রূপরেখা দেন। তারা COVID-19 উপসর্গযুক্ত ব্যক্তিদের নমুনা ব্যবহার করে একটি ক্লিনিকাল স্টাডির ফলাফলও রিপোর্ট করে। গোল্ড-স্ট্যান্ডার্ড রিভার্স ট্রান্সক্রিপশন-পলিমারেজ চেইন রিঅ্যাকশন (RT-PCR) অ্যাসে ব্যবহার করে COVID-19-এর জন্য পরীক্ষা করা একই নমুনার সাথে ল্যাব কিট ব্যবহার করে পরীক্ষার ফলাফলের তুলনা করলে পরীক্ষার সংবেদনশীলতা 98% এবং নির্দিষ্টতা 100% পাওয়া যায়।
সরবরাহের ঘাটতি কাটিয়ে ওঠা এবং খরচ কমানো
ভাইরাল ডায়াগনস্টিক এবং নজরদারি পরীক্ষার বিকল্পগুলির মধ্যে, নিউক্লিক অ্যাসিড অ্যামপ্লিফিকেশন টেস্ট (NAATs) অ্যান্টিজেন- এবং অ্যান্টিবডি-ভিত্তিক পরীক্ষাগুলির উপর সুস্পষ্ট সুবিধাগুলি দেখায়, সংবেদনশীলতা, নির্দিষ্টতা এবং নির্দিষ্ট ডায়াগনস্টিক অ্যান্টিবডিগুলির পূর্ববর্তী প্রজন্ম ছাড়াই দ্রুত বিধানের ক্ষমতার পরিপ্রেক্ষিতে। যাইহোক, পূর্ববর্তী NAAT-ভিত্তিক পরীক্ষার প্ল্যাটফর্মগুলি নমনীয় কর্মপ্রবাহ অর্জন এবং রোগ স্ক্রীনিং দক্ষতা সর্বাধিক করার জন্য প্রয়োজনীয় সমন্বিত তরল হ্যান্ডলিং, বিশ্লেষণ এবং স্বয়ংক্রিয় প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াগুলি সম্পাদন করতে অক্ষম ছিল।
এই ঘাটতি কাটিয়ে উঠতে, UCLA গবেষকরা একটি পাম-আকারের প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড-ভিত্তিক প্রোগ্রামেবল প্ল্যাটফর্ম তৈরি করেছেন যা সমান্তরাল পদ্ধতিতে তরল হ্যান্ডলিং এবং জৈব বিশ্লেষণাত্মক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করে। পূর্ববর্তী পদ্ধতির বিপরীতে, যার জন্য ভারী, সম্পদ-নিবিড় যন্ত্রের প্রয়োজন ছিল, ক্ষুদ্রাকৃতির প্ল্যাটফর্মটি ভাইরাল বিস্তারের বিস্তৃত পরিসরে যথেষ্ট খরচ সাশ্রয় করে, একই সাথে উচ্চ নির্ভুলতা, দৃঢ়তা, অভিযোজনযোগ্যতা এবং মাপযোগ্যতা প্রদান করে।
"আমাদের হ্যান্ডহেল্ড ল্যাব টেকনোলজি ঘাটতি এবং পরীক্ষার অ্যাক্সেসের কিছু বাধা অতিক্রম করতে সাহায্য করতে পারে, বিশেষ করে মহামারীর শুরুতে, যখন রোগের বিস্তার নিয়ন্ত্রণ করা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ," বলেছেন ইমামিনজাদ। "এবং স্বল্প সরবরাহ এবং উচ্চ চাহিদার সমস্যাগুলি মোকাবেলা করার সম্ভাবনার বাইরে, এটি ক্ষেত্রের এবং ল্যাব-গ্রেডের গুণমানের সাথে বিভিন্ন ধরণের রোগের জন্য পরীক্ষা করার জন্য ব্যাপকভাবে অভিযোজিত হতে পারে।"
মাল্টিপ্লেক্সড এবং পুল টেস্টিং এ চলে যাচ্ছে
গবেষকরা একটি ভাইরাস থেকে জেনেটিক উপাদানের উপস্থিতি শনাক্ত করার জন্য অপারেশনের একটি স্যুট তৈরি করেছেন - এই ক্ষেত্রে, SARS-CoV-2 যা COVID-19 ঘটায়। সার্কিট বোর্ড ডায়গনিস্টিক NAAT কর্মপ্রবাহের মাধ্যমে চুম্বকীয় নমুনা পরিবহনের জন্য ফেরোবটগুলির একটি ঝাঁক নিয়ন্ত্রণ করে, যার মধ্যে স্বয়ংক্রিয় পরিবহন, অ্যালিকোটিং, মার্জিং, মিশ্রন এবং বিক্রিয়া পণ্য (ডিএনএ) প্রশস্ত করার জন্য নমুনা ফোঁটা গরম করা। অবশেষে, ফলাফলগুলি একটি pH সূচকের রঙ পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয়, যা পরীক্ষার একটি বাইনারি ব্যাখ্যা সক্ষম করে, থ্রেশহোল্ডের উপরে বা নীচে, যথাক্রমে ইতিবাচক বা নেতিবাচক হিসাবে।
ইউসিএলএ গবেষকরাও সমান্তরালতা প্রদর্শন করেছেন – সার্কিটে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক টাইলস ব্যবহার করে একই সময়ে অনেক ফেরোবটকে সরানো – সেইসাথে প্রতিটি ফেরোবট (অন্যান্য ফেরোবটের সাথে সমন্বয় সাপেক্ষে) একটি সহযোগিতামূলক পদ্ধতিতে ক্রমিক টাস্ক অপারেশন।
"এই প্ল্যাটফর্মের কমপ্যাক্ট ডিজাইন এবং নমুনাগুলির স্বয়ংক্রিয় হ্যান্ডলিং পুল করা পরীক্ষার সহজ বাস্তবায়ন সক্ষম করে যেখানে আপনি একই সময়ে কয়েক ডজন রোগীর নমুনা পরীক্ষা করতে পারেন, এবং বর্তমানে শুধুমাত্র একজন রোগীকে পরীক্ষা করার জন্য একই উপকরণ দিয়ে সবগুলি পরীক্ষা করতে পারেন," ডি কার্লো বলেছেন। "উদাহরণস্বরূপ, আপনি মাত্র কয়েক ডজন পরীক্ষার কিট দিয়ে পুরো কলেজের আবাসিক হলে শিক্ষার্থীদের পরীক্ষা করতে পারেন।"
অভিযোজিত বায়োসেন্সর দ্রুত COVID-19 ভাইরাস এবং অ্যান্টিবডি সনাক্ত করে
একটি পুল টেস্টিং অ্যালগরিদম প্রয়োগ করে, যা একটি একক পরীক্ষায় 16টি পর্যন্ত নমুনা পরীক্ষা করতে পারে, সিস্টেমটিকে পৃথকভাবে নমুনাগুলি পরীক্ষা করার জন্য প্রয়োজনের তুলনায় অনেক কম রিএজেন্ট খরচ প্রয়োজন। যদি পুল করা পরীক্ষাটি একটি ইতিবাচক ফলাফল দেখায়, প্রকৃত ইতিবাচক নমুনাগুলি সনাক্ত না হওয়া পর্যন্ত প্ল্যাটফর্মের মধ্যে পরবর্তী স্ট্রিমলাইন সেট অপারেশন করা হয়। শেষ পর্যন্ত, গবেষকরা নোট করেন, রাসায়নিক বিকারক খরচ ভাইরাল প্রাদুর্ভাবের উপর নির্ভর করে 10 থেকে 300 গুণ কমানো যেতে পারে।
একই সাথে বেশ কয়েকটি রোগের পরীক্ষা করার পাশাপাশি, প্ল্যাটফর্মটি সমান্তরাল এবং অ্যাসিঙ্ক্রোনাসভাবে প্রচুর পরিমাণে ইনপুট নমুনাগুলিকে বিশ্লেষণ করতে পারে, ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণের সাথে যুক্ত অপেক্ষার সময়গুলি এড়িয়ে। এই হিসাবে, দলটি উপসংহারে পৌঁছেছে যে এই প্রযুক্তি মহামারী এবং মহামারী প্রস্তুতির জন্য বিশ্বব্যাপী পরীক্ষার ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ সমাধান হিসাবে কাজ করে।
