Весна Бачева е една од добитниците на наградата „Успешни млади“ што претседателот на државата минатата година за првпат ја додели за најдобри млади научници за 2019 година. Весна ја доби наградата за најдобра млада иноваторка со два меѓународни патента, а денес е на пат кон својот четврти. Таа е од Струмица и Македонија ја напуштила по завршувањето на средното образование. Студирала на Федералниот технолошки институт (EPFL) во Лозана и своето образование го продолжила во Швајцарија. Магистерските ѝ се во рамки на Израелскиот научен институт „Технион“, под покровителство на IBM Research, една од 12-те лаборатории на ИБМ фокусирани на истражувачка работа, а во ИБМ во Швајцарија ѝ се и моменталните докторски студии, кои се всушност продолжување на работата на тезата од магистерските.
По образование е микроинженер, мултидисциплинарна струка на граница меѓу машински и електроинженер, при што нејзината работа е фокусирана на микро и наносистеми, односно на чипови со многу мали димензии, кои можат да се користат во медицинската дијагностика.
BFF со BFF
Тие што се малку позапознаени со сленгот на младината под силно влијание на англискиот, знаат што е BFF. Но, BFF е и кратенка на која Весна ѝ има дадено друго значење: микрочипот што го развиваат со нејзиниот тим таа го нарекла „bidirectional flow filter“ (филтер за двонасочен проток). „Кога во реалниот свет сакаме да процедиме нешто како млеко или чај, користиме цедалка и со неа ги задржуваме големите честички, додека малите поминуваат. Со BFF го правиме обратното – можеме од една течност да ги „филтрираме“ малите честички и тоа го правиме на микрониво, со помош на еден чип. Вие само го ставате вашиот брис или некоја друга течност и чипот автоматски ја разделува течноста на повеќе компоненти“, вели Весна.
Основата на механизмот на овој чип е физичкиот принцип на дифузија. Поголемите честички имаат помала дифузност, односно помалку се движат доколку не се под влијание на некакви сили, а малите честички, како на пример бојата, многу брзо се движат низ течност – таа карактеристика во BFF се користи за да може да се одвојат големите нешта кои имаат мала дифузност од малите кои имаат поголема. „Ако ја земеме, на пример, крвта, во неа имаме многу клетки кои се доста големи, но и мали молекули кои укажуваат на некоја болест“, вели Весна и објаснува дека токму затоа сакаат да ги издвојат големите и да ги остават за испитување малите честички.
Таа објаснува дека „bidirectional“ од BFF не се однесува на одделувањето на нештата, туку на тоа што во чипот течностите можат да се движат во две насоки: „Двонасочниот проток (bidirectional flow) замислете си го како автопат. Доколку земеме еден голем автомобил и го ставиме на автопатот, тој нема да се движи многу лево-десно, туку ќе оди таму каде што ќе го носи течноста (надолу или нагоре). Но, ако земеме нешто мало со голема дифузност, тоа некое време ќе оди од долу до горе, па ќе премине од лево на десно, ќе се врати назад и пак обратно. Ние малите нешта ги држиме блиску до местото каде што сме ги оставиле, бидејќи тие ни се интересни, а големите што се движат по една линија ги издвојуваме долу или горе“. Со тимот работеле со мали честички од 1 нанометар, иако принципот може да се аплицира и на уште помали молекули. Од друга страна, пак, од големината на микрочипот зависи колку големи молекули може да се стават, затоа што ако тие се поголеми од просторот за проток, чипот ќе се затне.
Физика, механика и електроника
Досега опишаното влегува во доменот на механиката (чипот) и физиката (дифузијата). Меѓутоа, каде е тука електрониката? Весна објаснува дека за да се движи течноста во чипот во два спротивни правци (помеѓу кои нема никаков физички ѕид за да се овозможи молекулите слободно да се движат), кои ги одделуваат големите од малите честички, се користи проток со електроосмоза: „Нашиот микрочип е електронски уред. Ние ја контролираме неговата површина, при што половина од чипот има позитивен електрицитет, половина негативен. Така, кога аплицираме некакви електрични полиња, двете половини ќе се однесуваат различно“.
А зошто чипот е микрочип? Според Весна, идејата им била чипот да го користат за т.н. „single cell research“, каде што се работи со една клетка, меѓутоа дека пандемијата им отворила можности за работа со коронавирусот SARS Cov-2.
Употреба на микрочиповите за детекција на коронавирусот
Коронавирусот е сферична честичка, којашто на површината има спајк-протеини во форма на круна (според кои и го добила името – corona на латински значи круна), а внатре има вирусна РНК, која им диктира на нашите клетки како да го произведуваат коронавирусот.
Слика 1: Вирусот SARS Cov-2 е со димензии околу 100 нанометри, додека антителата кои се прикачуваат за спајк протеинот се со димензии од околу 10 нанометри
Моментално, постојат два начина на детектирање на коронавирусот. Првиот е PCR тестот, кој ја детектира РНК-та на вирусот преку брис. Сепак, доколку ја имате РНК-та на коронавирусот во вас, тоа не значи дека можете да заразите некој друг. Инфективен е тој што го има целиот вирус кај себе, бидејќи само тогаш може да го пренесе на друг. Вториот вид тест, т.н. брз тест кој се користи комерцијално, ги детектира спајк-протеините на површината или N-протеините (на сликата, сините кругчиња околу кои е замотана РНК-та). Значи, и тој детектира делови од вирусот, а не целиот вирус, и затоа сè уште многу малку е познато како функционира инфективноста кај коронавирусот.
За да можеме да имаме подобра слика за тоа како работи инфективноста, Весна вели дека е потребна алатка што ќе овозможи да се детектира целосниот вирус и која во исто време ќе даде можност и за негово квантифицирање. Со тоа, ќе може да се каже колкава е концентрацијата на вирусот кај пациентот и во кој момент еден пациент е заразен. „Со нашиот микрочип сакаме да го направиме токму тоа – да го детектираме вирусот. Проблемот е што вирусот е многу мал, околу 100 нанометри. За илустрација, тој е илјада пати помал од дебелината на едно влакно коса и е многу тешко да се види под микроскоп. За таа цел, користиме флуоросцентни антитела (на сликата со жолто) кои препознаваат делови од вирусот и се прикачуваат на вирусот. Идејата е да го разделиме вирусот кој ги има овие антитела прикачени на него, а да ги оставиме на страна антителата кои не нашле вирус за да видиме колку во нашиот брис ги има овие вирусни честички. Во чипот на одредено место има детектор, камера или некој друг читач, кој може да го види вирусот и да ја измери неговата концентрација“, образложува Весна и вели дека е убедена оти ова би функционирало. Зошто? Затоа што, во суштина, принципот е тој: вирусот е поголем, а антителата се помали, односно дифузноста на вирусот е помала од таа на антителата и лесно би било нивното разделување според принципот на работа на чипот.
Чипови за сите
Весна вели дека нивниот чип е во фаза на клиничко тестирање, меѓутоа дека таа како докторанд веќе не е многу поврзана со проектот, затоа што е фокусирана на истражувачката работа, а не на можностите за комерцијализација на пронајдоците.
Сепак, смета дека за чипот ќе постои голем интерес не само поради коронавирусот, туку и за детекција на други вируси. „Овој чип може да биде користен за каква било апликација, затоа што можеме динамично да ги менуваме условите на експериментот. Нашата крајна цел е да добиеме чип кој ќе може да детектира сè што работи биохемичарот во една лабораторија“, истакнува Весна. Уште повеќе, таа вели дека во иднина може да го замисли чипот како алатка за тестирање од разни болести што сите ќе си ја имаме по дома: „Си земате брис, го ставате во чипот и за 5 минути имате бројка испишана на дисплејот на чипот“. Сепак, пред таквата комерцијализација треба да поминат многу посебни етапи на истражување, за кои Весна е многу позаинтересирана, бидејќи таа себеси сè уште се гледа во науката и во истражувањата, каде што смета дека ќе продолжи да ја гради својата академска кариера.
No comments :
Post a Comment