Պատկերացրեք՝ ի՞նչ կլիներ, եթե գոյություն ունենային արագ թեստեր, որոնք մի քանի րոպեում կախտորոշեին թոքային հիվանդությունները, ինչը ընդամենը կպահանջեր, որ մարդն արտաշնչի դրանց վրա։ Դե, իսկ հիմա պատկերացրեք, թե քանի կյանք կփրկվեր, եթե նման թեստեր գոյություն ունենային այն ժամանակ, երբ աշխարհում բռնկվեց COVID-19 համավարակը։

Այս սցենարը հնարավոր է իրական լիներ, եթե հայ գիտնականների խումբը, որն աշխատում է նման թեստերի ստեղծման ուղղությամբ, իր ուսումնասիրությունները հասցրած լիներ կիրառության մտցնել 2020թ․-ին։

Բայց, քանի որ ամեն բան կորոնավիրուսով չի սկսվում եւ ավարտվում, իսկ սուր-շնչառական հիվանդությունները մարդկության հետ «հարաբերությունները չեն խզել», ուստի այս գիտական արդյունքի կիրառություն մտնելը շարունակում է արդիական լինել։

Օրինակ, եթե մարդը կոկորդի ցավ, հազ ունենա եւ իրեն թվա, որ թոքաբորբ է սկսում, ապա մինչ երկար ժամանակ պահանջող եւ ոչ այնքան էժան հետազոտություններ անցնելը, իր ձեռքի տակ ունեցած փոքրիկ եւ հեշտ կիրառելի սարքն արագ, առաջին մոտավորությամբ ցույց կտա թոքային հիվանդության առկայությունը:

«Մեր առաջարկած լուծումը շնչառական հիվանդությունների վաղ ախտորոշման նոր մեթոդի մշակումն է: Մասնավորապես, սենսորներ, որոնք հիմնված են արտաշնչած օդում ջրածնի պերօքսիդի կոնցենտրացիայի աճի վրա, ինչը լինում է այն դեպքերում, երբ մարդիկ ունեն թոքային հիվանդություններ: Սա կլինի արագ, ոչ բժշկական, նախադիագնոստիկ մեթոդ, առաջին մոտավորության սարք, որը ցույց կտա՝ մարդն ունի՞ հիվանդություն, թե՞ ոչ։ Արդեն խորը հետազոտության համար հարկավոր կլինի բժշկի այցելել»,- ասում է գիտական խմբի ղեկավար Անի Դավթյանը, ով Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարանի ասպիրանտուրայում է սովորել:

Բժշկությանը հայտնի է, որ մարդու արտաշնչած օդի (EB) եւ դրա խտացվածքի (EBC) բաղադրությունը հայելային արտացոլումն է այն բիոքիմիական պրոցեսների, որոնք տեղի են ունենում մարդու օրգանիզմում եւ որը կարող է կապված լինել զարգացող հիվանդության կամ թերապեւտիկ վիճակի հետ։ Այդ տվյալների վրա հիմնված հիվանդությունների անարյուն ախտորոշումը գրավիչ բնագավառ է ընդհանուր բժշկական ախտորոշման ոլորտում։

Ինչպես ասում է Անին, բազմաթիվ հետազոտություններով հաստատվել է, որ առողջ մարդկանց մոտ արտաշնչվող օդի մեջ H2O2-ի կոնցենտրացիան բավական ցածր է, սակայն դրանք զգալիորեն աճում են այն մարդկանց մոտ, ովքեր տառապում են որոշակի թոքային հիվանդություններով:

Երբ մարդն ունի թոքերի բորբոքում, արյան սպիտակ գնդիկներն արձակում են ֆերմենտներ, ջրածնի պերօքսիդ եւ այլ քիմիական տարրեր` օրգանիզմում առկա վնասակար բակտերիաները սպանելու համար: Հետեւաբար, արտաշնչվող օդում ջրածնի պերօքսիդի կոնցենտրացիայի որոշումը կարող է գլխավոր եւ հուսալի ցուցիչ համարվել այնպիսի թոքային հիվանդությունների (նախնական շրջանում, ոչ ինվազիվ եղանակով հայտնաբերման համար), ինչպիսիք են ասթման, թոքաբորբը, կրկնվող խրոնիկական բրոնխիտները, թոքերի ուռուցքը, տուբերկուլյոզը, շնչառական ուղիների ինֆեկցիաները եւ քրոնիկ թոքային հիվանդությունները:

«Մեր կողմից ստեղծվելիք սենսորը պետք է ունենա հատուկ մակերես, որի վրա հիվանդը որոշակի ուժգնությամբ կարտաշնչի: Ներսում տեղադրված հատուկ չափման համակարգերը թույլ կտան որոշել արտաշնչված օդի մեջ պերօքսիդի քանակը եւ այդպիսով՝ թոքային հիվանդության առկայությունը: Արդյունքները կգրանցվեն հատուկ պատուհանի վրա: Այս մեթոդը կարող է օգտագործվել հեռաբժշկության մեջ, օրինակ` այն տարածքներում, որտեղ չկան համապատասխան բժշկական հաստատություններ, կամ բանակում, երբ հաճախ թեստերի անցկացման համար բավարար ժամանակ չի լինում: Իր ցածր գնի եւ օգտագործման հարմարավետության շնորհիվ այն հնարավոր կլինի օգտագործել նաեւ շտապօգնության մեքենաներում»,- ասում է գիտական խմբի ղեկավարը։

Գիտական խմբում կենսաբժիշկներ եւ բժշկական սարքերի ինժեներներ են՝ Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարանի ուսանողներ:

«Այս գաղափարն ինձ հուշեց իմ գիտական ղեկավարը՝ ՀԱՊՀ Միկրո-Նանոէլեկտրոնիկա գիտահետազոտական լաբորատորիայի ղեկավար, դոկտոր, պրոֆեսոր Վահե Բունիաթյանը։ Նոր տեսությունը առաջ քաշվեց, հիմա էլ է նա մեր խմբին աջակցում եւ ուղղորդում, իսկ ստացած արդյունքների հիման վրա կազմում է նաեւ տեսական մասը։ Մեր բոլոր խոսակցությունները, պլանները, ուղղված են այն բանին, որ կարողանանք այնպես անել՝ աշխարհում մի քիչ հեշտանա թե՛ բժիշկների, թե՛ սովորական մարդկանց կյանքը: Ինձ թվում է՝ ցանկացած մարդու համար հպարտություն է, երբ քո միտքը, ստեղծած որեւէ բանը, կարող է օգնել մարդու կյանք փրկել կամ գործը հեշտացնել»,- ասում է Անի Դավթյանը։

Գիտնականների խումբն այս թեմայի վրա աշխատում է արդեն վեց տարի։ Այս ժամանակի մեծ մասը հատկացրել են հետազոտական եւ փորձնական մասին։ Հետազոտությունները կատարում են Հայաստանի Ազգային Ճարտարագիտական Լաբորատորիաներում, դեռեւս համակարգիչների վրա, բայց որպեսզի կարողանան կլինիկական հետազոտություններ անել, հարկավոր է ստեղծել նախատիպը։

«Պատրաստվում ենք մեր սարքի էլեկտրական շղթան ու նախատիպն ունենալ, որպեսզի կարողանանք այն վերցնել ու կլինիկաներում՝ իրական հիվանդների վրա փորձել սարքի արդյունավետությունը։ Նախնական շրջանում սենսորը դեռ պետք է ցույց տա՝ հիվանդություն կա՞, թե՞ չկա: Հետագայում, երբ հավաքագրված տվյալներ ու վիճակագրություն ունենանք, կկարողանանք արհեստական բանականություն կիրառել ու կոնկրետ հիվանդություն ախտորոշել»,- ասում է Անի Դավթյանը։

Նմուշներում ֆեռոէլեկտրական նանոթաղանթները պատրաստվել են Գերմանիայի Աախենի կիրառական գիտությունների համալսարանի՝ «Նանո-բիոտեխնոլոգիաների ինստիտուտ»-ում՝ իմպուլսային լազերային փոշենստեցման եղանակով։ Թիրախները սինթեզվել են ՀԱՊՀ-ի «Միկրո-նանոէլեկտրոնիկա» գիտահետազոտական լաբորատորիայում՝ ինքնատարածվող բարձրջերմաստիճանային սինթեզի (ԻԲՍ) եղանակով:

Նախատիպը պատրաստելը հետաձգվել է COVID-19-ով պայմանավորված սահմանափակումների պատճառով․ տվիչները ժամանակին չեն հասել գիտական խմբին։ Եւս մեկ անգամ պետք է նոր նմուշների վրա կատարեն փորձերը, հետո միայն ստեղծեն նախատիպը: Այժմ, երբ տվիչները տեղում են, փորձերից հետո անհրաժեշտ կլինի ներգրավել ինժեներական խումբ, որը ողջ արդյունքը համակարգչից «կտեղափոխի» փոքր կաղապարի վրա։

Նախատիպն ունենալուց հետո գիտական խումբը նախատեսում է համագործակցել Հայաստանի բժշկական համալսարանի, ինչպես նաեւ մասնավոր կլինիկաների հետ։

«Կլինիկական փորձարկումներն առանց բժշկական կենտրոնների անհնար են։ Օրինակ, կարող ենք մինչ ռենտգեն հետազոտությունն անցնելը հիվանդներին խնդրել մասնակցել ախտորոշմանը։ Դրա համար հարկավոր է լինելու պարզապես արտաշնչել տվիչի վրա։ Արդյունքում՝ մենք կունենանք արագ թեստի արդյունքն ու կկարողանանք համեմատել այն ռենտգեն հետազոտության արդյունքի հետ»,- ասում է գիտական խմբի ղեկավարը։

Գիտական խումբը մեկն է նրանցից, որ ֆինանսական աջակցություն են ստացել PMIScience գիտական կենտրոնից։

«Մինչ դրամաշնորհը ստանալն ուղղակի մեր փորձերն էինք անում, զբաղվում էինք մեր գործով, բայց ոչ ոք չգիտեր, թե մենք ինչով ենք զբաղված: PMIScience-ի կազմակերպված միջոցառման ժամանակ ու դրանից հետո շատերը տեղեկացան, որ նման հետազոտություններ են կատարվում, ինչը նաեւ պոտենցիալ համագործակցությունների դուռ բացեց։ Իսկ բուն դրամաշնորհը մեզ հնարավորություն տվեց ձեռք բերել նոր նմուշները, ինչի շնորհիվ ստեղծվելու թեստի է նախատիպը»,- ասում է Անի Դավթյանը։

Միջազգային գիտնական խմբեր կան, որ աշխատում են նման արագ թեստերի ստեղծման ուղղությամբ, բայց հայկական գիտական խմբի մեթոդը տարբերվում է։ Գիտական խմբի ղեկավարը պնդում է, որ դա հաստատում է նորարարության մաքուր լինելը։

«Կոնկրետ մեր կառուցվածքով տվիչները, որ սենյակային ջերմաստիճանում են փորձեր անցել, բացառիկ են։ Մեր փորձերի հիմքն այն է, որ չենք տաքացնում կամ սառեցնում արտաշնչած օդը, այլ միանգամից՝ սենյակային ջերմաստիճանում, չափում ենք։ Մեթոդի ընտրությունը պայմանավորված է հեռանկարով, որ հետագայում մարդը կարողանա ուղղակի դեղատնից ձեռք բերել դրանք եւ արագ թեստավորվել»։

Արտաշնչած օդի միջոցով դեռեւս շատ թեստեր չեն արվում, այսինքն, հիվանդը երբ գնում է, միանգամից բերանի խոռոչից են նմուշ վերցնում կամ թոքերի ռենտգեն են անում։

«Պերօքսիդը մտնում է այն 1 տոկոս այլ գազերի մեջ, որոնք արտաշնչած օդում կան ու դժվար է չափումներ կատարելը: Սակայն մեր ֆեռոէլեկտրական նանոթաղանթների զգայունությունը բավական մեծ է, ինչը մեծ հույսեր է տալիս, որ տվիչները կիրառելի կլինեն»,- ասում է Անին։։

Իդեպ, երկու տարի առաջ գիտական խումբը մասնակցել է ARPA ինստիտուտի մրցույթում։ Մոտ 90 միջազգային գիտնականների ու տարբեր աստիճանի հետազոտողների խումբն ուսումնասիրել է փորձերը, գիտական մեթոդն ու տվիչների բնույթը, ինչից հետո գիտական խմբի ծրագիրը 3-րդ տեղն է գրավել։

Մարի Թարյան

Լուսանկարները՝ Էմին Արիստակեսյանի եւ գիտական խմբի արխիվի