جهاز لمرضى السكري يقيس جلوكوز الدم بدون وخز

أدخلت جائحة كوفيد-19 إلى الصيدليات المنزلية أجهزة قياس نسبة الأكسجين في الدم، التي لا تحتاج من مستخدميها سوى وضع الإصبع في الجهاز الذي يشبه المشبك، ليظهر على الشاشة القياس في ثوانٍ معدودة، ويتعامل هذا الجهاز مع أحد المؤشرات الحيوية لتشخيص الإصابة بالفيروس، وهو نسبة الأكسجين في الدم.

وبمثل التصميم البسيط لهذا الجهاز الذي غزا المنازل خلال الجائحة، أنتج فريق من طلاب الجامعة الأمريكية بالقاهرة جهازًا يقيس مستوى الجلوكوز في الدم لمرضى السكري، وأطلقوا عليه اسم ’جلوكوكليب‘.

تتضمن إجراءات مراقبة الجلوكوز القياسية جمع قطرة دم عن طريق وخز الإصبع بإبرة، ولا تسبب هذه العملية ألمًا للمريض فحسب، بل إنها مكلفة أيضًا، بسبب الحاجة إلى استخدام شريط اختبار جديد لكل قياس، علاوةً على ذلك، فإنه يتعين على المرضى أحيانًا إجراء هذه القياسات عدة مرات في اليوم.

وأظهرت أبحاث سابقة إمكانية استخدام الأشعة تحت الحمراء في أخذ ’بصمة كيميائية‘ لجزيئات الجلوكوز بحساسية عالية جدًّا، وقدمت هذه الأبحاث تصوراتٍ مقترحةً لأجهزة تشخيصية تستخدم تلك الأشعة، ولكن الإضافة التي حققها الفريق الطلابي بالجامعة الأمريكية في القاهرة، وكانت سببًا في حصولهم على المركز الأول على مستوى العالم، في مسابقة تصميم أجهزة الرعاية الصحية بجامعة جونز هوبكنز لعام 2022، تمثلت في إنتاج نموذج أولي من جهازٍ يحتاج إليه السوق، ويعالج مشكلةً حقيقية.

شهدت المسابقة هذا العام مشاركة 120 مشروعًا مقدمًا من 74 جامعة و18 دولة، وتأهل مشروع ’جلوكوكليب‘ للمرحلة النهائية ضمن سبعة مرشحين آخرين.

تقول مها شطا -أحد أعضاء الفريق الطلابي- لشبكة SciDev.Net: ”كنا نتوقع الوصول إلى المرحلة النهائية في المسابقة؛ لأننا نتعامل مع مشكلة مهمة تمس حياة 537 مليون شخص بالغ حول العالم، ولكن الفوز بالمركز الأول كان مفاجأةً بالنسبة لنا“.

وجاءت فكرة اختيار المشروع بعد جلسات عصف ذهني للفريق المكون من خمسة طلاب؛ إذ اتفقوا خلال المناقشات على أن مشهد وخز الإصبع الخاص بمريض السكري، والذي تعرَّضوا له في محيط أسَرهم وعائلاتهم يستحق منهم التفكير في حلٍّ لتلك المشكلة، وبعد فترة من البحث، وجدوا أن تحويل نتائج الأبحاث التي استخدمت التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة لقياس جلوكوز الدم، إلى منتج، هو هدف يستحق العمل عليه.

وفي أثناء المدة المتاحة لهم خلال العام الدراسي، تمكنوا من تحقيق هدفهم في تصميم الجهاز الذي حرصوا على أن يكون بسيطًا في استخدامه، إذ يكفي أن يضع المريض إصبعه في الجهاز ويضغط على زر التشغيل أو عبر تطبيق على الهاتف متصل به، لتأتيه القراءة بعد ثوانٍ معدودة على شاشة الجهاز أو على الهاتف المحمول.

ولاحقًا يخطط الفريق لتدشين شركة ناشئة يعملون من خلالها على تطوير الجهاز، وسيكون أحد مجالات التطوير إضافة إمكانية إرسال نتيجة القياس إلى مقدم الخدمة الطبية، كما توضح مها.

وتضيف مها: ”نسعى لتحسين دقة الجهاز، إذ توصلنا من خلال التجارب التي أُجريت على النموذج الأولي، وشملت 100 مريض، إلى تحقيق دقة قياس وصلت إلى 80%“.

وتقر مها بأن الأدوات التقليدية المتاحة للتشخيص يمكنها تحقيق نتائج أعلى، لكن النجاح الذي حققوه خلال عام واحد فقط يمنحهم مزيدًا من الأمل، بإمكانية جعله منافسًا للأجهزة التقليدية في معدل الدقة، عند إعطائه المزيد من الوقت والجهد للتطوير.

يُثني إبراهيم الشربيني -المدير المؤسس لبرنامج علم النانو ومركز أبحاث علوم المواد بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا- على فكرة الجهاز، ولكن مع تأكيد أن ”نسبة 80% التي تحققت في نموذجه الأولي لا تزال ضعيفةً جدًّا“.

ويقول الشربيني لشبكة SciDev.Net: ”إذا لم ينجحوا في تحقيق مستوى أعلى من الدقة، فيمكن في هذه الحالة أن تكون وظيفة الجهاز استرشاديةً لشخصٍ على مشارف الإصابة بالسكري، ولكن مع مرضى السكري فإن الدقة مطلوبة للغاية، لأن الأمر يتعلق في هذه الحالة بحياة مريض“.

ويشير الشربيني إلى أنه إذا كان مقبولًا الاعتماد على 100 مريض في تجارب النموذج الأولي، فإن ”أي تطوير لاحق على الجهاز يجب اختباره على عدد أكبر من المرضى، يشمل أشخاصًا على مشارف الإصابة بالمرض، وثلاث فئات من مرضى السكري، مستوى إصابتهم بالمرض منخفضة، ومتوسطة، ومتقدمة“.

كما ينصح الشربيني بضرورة أن تتأكد التجارب اللاحقة من ثبات القراءة للشخص نفسه خلال مدة قصيرة جدًّا، إذ يُطلب منه وضع إصبعه للاختبار، وبعد ظهور النتائج ننتظر 10 ثوانٍ أخرى دون أن يُخرج الشخص إصبعه، لنرى إن كانت النتيجة نفسها ستظهر أم لا، كما يجب أن تشمل التجارب أيضًا التأكد من تطابق النتائج للشخص نفسه في الظروف نفسها بعد فترة من القياس الأول.

”الأمر عندما يتعلق بالسكري، فالدقة مطلوبة؛ لأن نسبة 1% يمكن أن تؤثر على حياة المريض، أما الجهاز الشبيه الخاص بنسبة الأكسجين في الدم، ففكرته أنه يعطي انطباعًا عامًّا، ولا يعطي النسبة بالدقة المطلوبة، وهذا يمكن أن يكون مقبولًا إلى حدٍّ ما في هذا الجهاز، لكن لا يمكن قبوله مع أجهزة قياس السكر في الدم“، وفق الشربيني.

ومن جانبها، تؤكد مها أن هذه الضوابط ستُراعى في أثناء تطوير الجهاز، ”أنجزنا الجهاز وأجرينا التجارب خلال عام واحد فقط، وهو وقت قصير جدًّا لإنجاز أجهزة بهذا الشكل، ونعلم أننا نحتاج إلى دقة أعلى وعدد أكبر من المرضى لإجراء التجارب، وهو ما سنعمل عليه خلال الأشهر القادمة“.

هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا