تطوير قناع جديد للأنف يحمي الجهاز التنفسي من الهباء الجوي الفيروسي
طور باحثون من مختبرين حكوميين رئيسيين في معهد هندسة العمليات (IPE) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم قناعًا جديدًا للأنف لحماية الجهاز التنفسي من الهباء الجوي الفيروسي.
وأظهرت حماية مرضية في نموذج الفأر، ونموذج الأنف البشري الرقمي، ونموذج الجهاز التنفسي البشري.
نشرت الدراسة في مجلة Nature Communications.
تؤثر الأمراض المعدية التنفسية بشكل كبير على الصحة العامة العالمية.
ويعتمد انتشار هذه الأمراض المعدية بشكل كبير على انتقال الهباء الجوي إلى الجهاز التنفسي.
كان استخدام أقنعة الوجه أحد الجهود المهمة في مجال الصحة العامة لتقليل معدلات التهابات الجهاز التنفسي.
ومع ذلك، فإن فعالية أقنعة الوجه ليست كافية للأفراد المعرضين لخطر كبير.
قناع داخل الأنف
ولزيادة الحماية ضد الهباء الجوي الفيروسي، صمم الباحثون قناعًا داخل الأنف يشتمل على هيدروجيل موجب الشحنة وحساس للحرارة وحويصلات صغيرة الحجم مشتقة من الخلايا تتميز بمستقبلات فيروسية.
وقال البروفيسور ما جوانجوي: «يمكن رش القناع داخل الأنف في تجويف الأنف في درجة حرارة الغرفة ويتحول بسرعة من الحالة السائلة إلى الحالة الهلامية عند درجة حرارة الجسم».
وأضاف: «داخل تجويف الأنف، يمكن للهيدروجيل موجب الشحنة اعتراض الهباء الجوي الفيروسي سالب الشحنة الموجود في تدفق الهواء».
وأضاف البروفيسور ما جوانجوي أنه «في حين أن المستقبل الموجود على الحويصلات يمكن أن يتفاعل مع الفيروس الذي يتم إطلاقه من الهباء الجوي الفيروسي إلى القناع، وبعد ذلك يتوسط في حبس الفيروس لتعطيله».
عند عرض المستقبلات الفيروسية المتطابقة، أظهرت الأقنعة الأنفية حماية مرضية لتجويف الأنف ورئتي الفئران إما من هباء SARS-CoV-2 أو هباء فيروس الإنفلونزا A.
وباستخدام صور التصوير المقطعي المحوسب للتجويف الأنفي البشري، قام الباحثون ببناء نموذج رقمي لتجويف الأنف البشري لإجراء محاكاة حاسوبية لديناميكيات السوائل.
وقال البروفيسور وانج ليمين من IPE: «أظهرت نتيجة المحاكاة أن القناع الأنفي يمكن أن يعترض 93.2% من جزيئات الهباء الجوي الفيروسي في تجويف الأنف، وبالتالي يمنع جزيئات الهباء الجوي الفيروسية من دخول مجرى الرئة».
بالإضافة إلى ذلك، استخدم الباحثون تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع جهاز يحاكي تجويف الأنف البشري. ثم تم ربطه بمزرعة عضويات الرئة البشرية وتوفير تدفق الهواء التنفسي بواسطة مضخة، وبالتالي يكون بمثابة نموذج متكامل للجهاز التنفسي البشري.
وباستخدام هذا النموذج المتكامل، الذي يحاكي تجويف الأنف البشري تشريحيًا ويحاكي العدوى في الرئة البشرية عن كثب، أكد الباحثون الحماية القوية التي يوفرها القناع ضد الهباء الجوي الفيروسي والملاءمة الكبيرة لقناع الأنف لدى البشر.
وقال البروفيسور وي وي من IPE: «يمكن للقناع الموجود داخل الأنف في دراستنا أن يوفر حماية واسعة ضد الهباء الجوي الفيروسي المتعدد، وذلك لأن ارتباط الفيروس والمستقبلات الفيروسية مستقل عن الطفرة».
وأضاف أنه «بالنظر إلى أن المستقبل الفيروسي الموجود على الحويصلة يمكن هندسته بسهولة، فإن نظام القناع الخاص بنا لديه القدرة الواعدة ليكون منصة مرنة ضد الهباء الجوي الفيروسي المختلفة».
