يمكن أن يساعد المستشعر الحيوي في تحديد جودة المياه

يُعد الإسهال سببًا شائعًا للوفاة لدى الأطفال دون سن الخامسة. ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، فإن اضطراب المعدة يودي بحياة حوالي 1.5 مليون طفل حول العالم سنويًا.

ولهذا السبب يقوم فريق من الطلاب من جامعة ولاية أريزونا بتطوير جهاز استشعار حيوي غير مكلف، وهو جهاز يمكنه مراقبة جودة مياه الشرب.

جاءت فكرة الجهاز من مادلين ساندز، الباحثة في كلية التطور البشري والتغيير الاجتماعي.

أخبرت الطلاب عن رحلة إلى غواتيمالا، حيث أخذت عينات من مياه الشرب لتحليلها. تُعدّ المياه الملوثة مشكلةً خطيرةً للغاية في الدول النامية.

تقول مادلين ساندز: "مع كثرة الانهيارات الأرضية والزلازل والأمطار، يستحيل تحديد مصدر المياه النظيف من مصدر المياه المليء بالبكتيريا. لكن الأمر الواضح هو أنه في ظل الظروف التي يعيش فيها سكان غواتيمالا وغيرها، تُعدّ أجهزة الاستشعار الحيوي ضرورية للغاية، إذ ستنقذ حياة المئات، لا عشرات الأشخاص فحسب".

في عام ٢٠١٢، شاركت مجموعة من تسعة طلاب في المسابقة الدولية لهندسة الأحياء التركيبية. تتحدى هذه المسابقة الطلاب لتصميم وتطوير أجهزة بسيطة من أجزاء قابلة للتبديل.

أمضى الطلاب الصيف في تحضير اختراعهم. عملوا على ابتكار مستشعر حيوي سهل الاستخدام، قادر على كشف الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض.

يقول رايان مولر، أحد المشاركين في الدراسة: "نطور جهازًا يمكنه الكشف عن البكتيريا المسببة للأمراض مثل السالمونيلا والشيجيلا والإشريكية القولونية. جميع هذه البكتيريا معروفة بأنها تسبب الإسهال". ويضيف: "من الناحية المثالية، تستهدف أجهزة الاستشعار الحيوية الخاصة بنا سكان دول العالم الثالث. سيساعد هذا الجهاز في تحديد ما إذا كانت المياه آمنة ولا تشكل خطرًا على الصحة".

يعمل الفريق على تطوير نوعين من المستشعرات الحيوية. يعتمد أحدهما على مبدأ الحمض النووي، حيث يسمح هذا المستشعر بتحديد الجزيئات العضوية المهمة للكائنات الحية: الجزيئات عالية الوزن الجزيئي، مثل البروتينات والحمض النووي، والجزيئات منخفضة الوزن الجزيئي، مثل الجلوكوز واليوريا.

سيُطوّر الطلاب جهاز استشعار حيوي محمولاً ثانياً للكشف عن الفيروسات في الأماكن العامة وفي الميدان. إذا اكتشف الجهاز وجود بكتيريا في الماء، يُلوّنه فوراً باللون الأزرق، مُنذراً بالخطر، ومُحذراً من شربه.