Die kritieke uitdaging om biologiese en chemiese gevare te bespeur

Die ontwikkeling van biologiese en chemiese bedreigings is ' n hoeksteen van hedendaagse nasionale veiligheid, openbare gesondheid en omgewingsveiligheid. ' n Mens kan natuurlik deur middel van pandemies tot doelbewuste dade van bio - terrorisme, die vermoë om gevaarlike patogene en giftige stowwe vinnig te identifiseer, direk bepaal hoe doeltreffend reaksiepogings is. ' n Mens moet egter nie hierdie struikelblokke verstaan as jy eers vrygestel word of op die ou end tot akkurate identifikasies uitbreek nie, maar dit bly vol tegniese, logisties en operasies. ' n Begrip van onlangse mediese vooruitgang word nie net deur middel van verbeterings, navorsing en die eerste geslag van mediese vooruitgang ondersoek en ondersoek wat in toekomstige gesondheidsprobleme veroorsaak word nie.

Waarom dit belangriker as ooit tevore is om dinge op te spoor

In ' n onderlinge wêreld waar mense en goedere vinnig oor grense beweeg, kan ' n enkele onontdekte siekteverwekker of gifstof in ' n wêreldwye krisis ontaard. ' n Mens kan toon hoe vinnig ' n nuwe biologiese agens gesondheidsorgstelsels kan oorweldig wanneer vroeë opsporing misluk. ' n Chemiese bedreiging - Hebendash; hetsy van nywerheidsongelukke, die verouderingsproses of terroriste - sameswerings, of antisjj; die oorsaak naby die 75 keer dat dit voorkom. ' n Verspoor is die eerste skakel van nywerheidsongelukke, is die beste hulp wat dit bevat.

Maar opsporingstelsels moet met ' n magdom inherente kompleksiteits te kampe hê. ' n Biologiese agense is lewende organismes wat in gasheerselle geëvolueer, wegkruip en in klein hoeveelhede kan wees. ' n Chemiese agense is uiteenlopend in struktuur en reaksiebaarheid, wat dikwels vinnig verlagend of verander in die omgewing is. ' n Mens moet albei kategorieë gebruik maak van sensors wat sensitief, spesifiek, vinnig en onaangerig genoeg is om in veldtoestande te werk. ' n Veeldisiplinêre benadering oor mikrobiologie, chemie, ingenieurs, data en beleid is nodig.

Diep Difensie: Biologiese bedreiging - opsporings - uitdagings

Biologiese bedreigings, insluitende die feit dat die gebied se opsporing beperk is; waaronder virusse, bakterieë, swamme en gifstowwe wat deur lewende organismes soos die geval is; dit kan unieke opsporingsblokke skep omdat dit dinamiese is en hulle ná vrystelling kan versterk. ' n Biologiese agent kan gewoonlik mettertyd binne ' n gasheer vermenigvuldig, wat die vroeë opsporing selfs erger maak, maar ook meer ontwykend.

Die kloof van die sterkte: Stil versprei gedurende die inslag

Een van die grootste uitdagings is die laatste tydperk tussen blootstelling en die voorkoms van simptome. ' n Besmette persoon kan gedurende hierdie venster aansteeklik wees of kan na nuwe plekke reis sonder om enige tekens van siekte te toon. ' n Mens kan ongetwyfeld tydens ure van ure tot weke nie hierdie kritieke venster opspoor nie, selfs gevorderde molekulêre toetse soos PCR of volgendeêEID - apqueting doen sonder om enige tekens van siekte te toon. ' n Mens moet ' n monster (bloed, neus - radio - filter, omgewingsfilter) gebruik om die meeste van die probleem te veroorsaak.

Ware dan of naby die Sassi - tyd - waarnemingstelsels wat voortdurend afvalwater, lug of hoëëeeeeeeegieoppervlakte monitor, word ontwikkel om hierdie laniese gaping aan te spreek, maar hulle kom voor hulle eie beperkings te staan: koste, dekking en die behoefte om onskadelike agtergrondorganismes van ware bedreigings te onderskei.

Niespesifieke simptome en diagnoses

Wanneer simptome wel voorkom, is hulle dikwels nie van baie algemener siektes onderskei nie. ' n Vroeë miltinfeksie maak ' n slegte verkoue of griep na; ularemie lyk soos longontsteking; ' n pokkiesuitslag kan met hoenderpox verwar word. ' n Mens kan dalk dink dat die voorlyn - gesondheidsorg - verskaffers nie ' n bioterror - agens kan vermoed totdat ' n groep ongewone gevalle verskyn nie. ' n Mens kan daardie tyd die venster vir prophiloksied en in stand hou.

Beperkte diagnosestiese Infrastruktuur en die aanbod van Chains

Selfs wanneer klinici vermoed dat ' n biodore nie ' n gespesialiseerde laboratoriumvermoë het nie. ' n Hoë Israeliete wat bioveilige vlak 3 of 4 laboratoriums, opgeleide personeel en spesifieke heraanslae vermoed, word nie eweredig versprei nie. ' n Plattelandse gebied, laeąresorcelande en selfs sommige stedelike hospitale het dalk nie die vermoë om definitiewe toetse te doen nie. ' n Groot epidemie, die aanvraag na toetstoerusting, die uitgrawing van die landings en persoonlike beskermende toerusting kan vinnig die voorraad oorskry.

Evolusie en genetiese diversiteit

Biologiese agense is nie statiese teikens nie. Virusse mutaat, bakterieë wissel weerstandsgene en patogene kan gemanipuleer word om bestaande opsporings assays te ontduik. ' n Pluptiese spesie verander en dryf byvoorbeeld, wat vereis dat jaarlikse bywerkings fleur - en entstowwe diagnoseer. Bioapweons - ontwerpers kan ' n agens doelbewus wysig om die genetiese volgordes te skrap wat deur gewone PCR - toetse gedissies gedisseer word. Opsporingstelsels moet dus oor die algemeen wees (omgenees van patogene) en aanpasbare (wat kan nuwe handtekeninge insluit).

Diep Diwek: Chemiese bedreiging - opsporings - uitdagings

Chemiese bedreigings sluit ' n ontsaglike verskeidenheid giftige verbindings in: senu - agense (bv. sarin, VX), blaasagente (bv. swaelmosterd), bloedagente (bv. waterstofsiaan), verstikende agense (bv. sarin, VX), blaasmiddels (bv. en industriële gifstowwe (bv., ammoniak, fefens).

Die behoefte aan spoed: Sekondes kan lewens red

Vir ' n senuwee - agent kan selfs ' n kort blootstelling onherstelbaar beskadig of sterf. ' n Opsporingstelsels moet dus binne sekondes in werking tree en wakker punte voorsien. ' n Mens kan dit besonder moeilik vind om te bepaal watter gevalle van spoorelik is. ' n Uiters onlangse veldverklikkers gebruik ion - beweeglikheids - en vlamfotometry, of kleurmetriepapier. ' n Mens kan hierdie instrumente vinnig gebruik, maar hulle is geneig tot inmenging, het beperkte kwantiseringsvermoë en kan nie spesifieke agumenterende agense faktore identifiseer nie.

Miniaturasie en outomatisering is sleutelnavorsingsvoorskrifte. Gebruik chemiese sensors wat op mikrofluidika gebaseer is, oppervlake soos Raman se spekroskopie, of elektrochemiese sensors, word meer bekwaam, maar niemand pas nog by die werkverrigting van bankies in ' n pakkie wat deur ' n eerste antwoordtoestel gedra kan word nie.

Agentversetlike metodes vereis

Die chemiese bedreigingstelsel is ontsaglik. Daar is geen enkele sensor wat alle moontlike giftige chemikalieë kan opspoor nie. ' n Verskillende klasse vereis verskillende opsporingsbeginsels: tcholinesterase - onderdrukking vir senuwee - agense, immunassasy vir sekere gifstowwe, gaschromatografie vir vlugtige verbindings. ' n Enkele opsporing bedek dikwels net ' n smal sny van die bedreigingsspektrum. ' n Eerste reaksieders sal dalk baie toestelle moet dra of op groot hoeveelhede instrumente moet staatmaak. ' n Mens word dikwels in mengsels gebruik of met oplosmiddels gekombineer, of dit kan olies verknies of hulle handtekening gebruik.

Die ontwikkeling van universele opsporingsmetodes, of ten minste ' n modularêre platform wat herkonkeer kan word vir verskillende chemiese gesinnelikkasj; bly ' n aktiewe navorsingsgebied. ' n Amerikaanse Departement van Binnelandse Veiligheid en die Defensieringsagentskap het baie in sulke platforms belê, maar veldelikarate oplossings is nog jare daarvandaan.

Omgewings - en vals alarms

Chemiese sensors moet in ingewikkelde omgewingsomseties werk: stedelike lug met motoruitlaatgasse, industriële instellings met oplosbare dampe, landbougebiede met plaagdoders dryf en ondergrondse of omsluitde ruimtes met veranderlike vogtigheid en temperatuur. ' n Mens kan byvoorbeeld ook ' n wesenlike bedreiging (valse negatiewe) verberg as jy valse positiewe lesings, wat tot verlore hulpbronne, onnodige ontruimings of verlies van vertroue in die opsporingstelsel lei. ' n Sekere orgaanoperoxiese plaagdoders veroorsaak byvoorbeeld dieselfde reël wanneer jy senu - middels toets, wat die pasiënt se steunproses dwing.

Gevorderde algeritme wat patroonerkenning en masjienopvoeding gebruik, word opgelei om te onderskei tussen bedreigingtekens van agtergrondgeraas. Sensor Efumdash; om data van veelvuldige verklikkers tipeslikelikmasj te verbind; kan dubbelsinnigheid verminder, maar dit verhoog stelselkoste en kompleksiteit. ' n Mens word aangespoor om te bepaal dat sensors sensitief sowel as spesifiek in werklike Idixworld - toestande een van die moeilikste ingenieursprobleme is wat chemiese opsporing betref.

Sampluks en voorafverstandige struikelblokke

Baie chemiese agense is gevaarlik teen uiters lae konsentrasies (deel per miljard of laer). ' n sensor moet óf uiters sensitief wees óf moet ' n voorafaantreklike stap insluit wat die agent van ' n groot hoeveelheid lug of water oor ' n tyd versamel. ' n Prekoncentrasie voeg vertragingsnuut by met so min materiale; een moet aan die lig gebring word terwyl die monster loop van die kere dat hy ook ' n groot verskeidenheid chemikalieë versamel sonder om dit te laat te laat ontwikkel. ' n Mens moet ook nie die vervaardigingsmetode (gent materiale nie. Radio - apparate, maar dit wil hê nie.

Vooruitgang in die toekoms

Ondanks hierdie ontsaglike uitdagings het die afgelope dekade merkwaardige nuwe veranderinge gesien wat die grense van wat moontlik is, verdring.

Draagbare Sensors wat mooi is en dra

Miniaturasie van analitiese instrumente het versnel. Pilot PCR-toestelle (bv., van BioFire, Abbott ID Nou) kan veelvuldige patogene onder 'n uur identifiseer. Nuwe drabare lappies en slimwatch̆ - apparate kan voortdurend sweet monitor, interstituale vloeistof, of asem vir chemiese of biologiese handtekeninge. Die Defensie Gevorderde Navorsingsprojek (DARPA) het programme gefinansier om sensors te ontwikkel wat 'n wye reeks bedreigings en data kan opspoor om programme te gebruik om die regte programme te bepaal. Terwyl die doeltreffende vlak van die doel van die verklikker van die laboratorium bepaal, is om die doel van die proefmetode te bepaal.

Kunsmatige intelligensie en data - Analytiek

Kunsmatige stowwe verander die opsporing van 'n toestel op twee maniere. Eerstens, masjien aanleermodelle kan ingewikkelde sensorlesings ontleed om waarskuwingstekens te identifiseer wat onsigbaar sal wees vir die reël van die algoritmes wat basis (R1: algoritme- data). Tweedens, KI/KOLT:0] Syndromanic Surillance Program[FTH1] en die [TVTV] data: [TVTVT] kan die nuwe programme verbeter wat die omgewing van die omgewings: [TVTOLTHus] kan dit verbeter.

Metagenoom Sequencting en CRISPReeeeeard NutsprogrammeName

Volgende SüdEMS sequenting (NGS) het ' n kragtige instrument geword om onbekende biologiese bedreigings waar te neem. ' n Mens kan nie na ' n spesifieke siekteverwekker soek nie, maar jy lees alle genetiese materiaal in ' n monster en vergelyk dit teen bekende databasisse. ' n Mens kan ook die opsporing van ongewone of gemanipuleerde agense agense ag slaan. ' n Opr soos die Oxford Nanopore MinION is klein genoeg om in die veld gebruik te word. ' n KRISPRNOF wat deur middel van diagnos (bv. SHOCT, SHOTE, DETHOTE, soos die omgewings) kan slegs ' n aanduiding van die proefneming van hierdie toestelle vir die mediering van die omgewings verkry word.

Sensor Networks en IOT Integrasie

Die feit dat daar van onewenheidsbestande en biologiese gevare gebruik gemaak word, kan wyeeee soos die Europese dekking voorsien word. Smart stede begin om luggehaltereseptors te gebruik wat hervoorstel kan word om giftige industriële chemikalieë of selfs biodeels te bespeur. Die [[FTTH:0] sekaat van binnelandse veiligheidswetenskap en Tegnologiese direkteurs [FTTTT:1] word deur die verkenning van sensoriese netwerke versprei vir kritieke infrastruktuur. Data wat uit disparate sensors (aktiese chemiese, biologiese alarms) bestaan, kan egter ' n bedreiging en ' n bedreiging van veiligheid verseker.

Beleid, opleiding en voorbereiding van oorwegings

Tegnologie alleen is nie genoeg nie. Doeltreffende opsporing hang af van vaardige personeel, duidelike protokolle en volgehoue politieke wilskrag. ' n Mens kan dikwels swak in baie lande werk onder versplinterde stelsels waar openbare gesondheid, wetstoepassing, omgewingsagentskappe en die weermag elkeen hulle eie opsporingsvermoë en datasilos het. ' n Intertagency - koördinasie is dikwels swak en inligting wat daaraan deel, kan belemmer word deur klassifikasie of burookratiese versperrings.

[[FTT: 0] Die opleiding van eerste antwoordaars[TOL:1] om gevorderde opsporingstoerusting behoorlik te gebruik is noodsaaklik. ' n Mens hoef alte dikwels nie duur sensors te gebruik nie, want noodpersoneel het nie selfvertroue of vertroudheid nie. Realistiese oefeninge wat biologiese sowel as chemiese scenario's naboots, kan spiergeheue help bou en gapings identifiseer wanneer werkpunte opgespoor word.

[[FTTT:0] Om te veel navorsing en ontwikkeling [[FTOL:1] moet bestendig wees en gerig word na albei nabyeliktm verbeteringe (beter heraanpassings, sterker veldtoetse) en lang >000 - en agusem - verandertegnologie (sinthetic biologie Lettere based sensors, 'n outonome klankpunte met opsporingslaaie). Die [[FTTTTlt:2] Instituut van Allergy en Aansteeksiektes Biodefense Navorsing [Tal] het 'n wetenskaplike vooruitgang en die aandag getrek, maar is baie gewild.

[[FTT:0]Internasionale samewerking [[TOL:1] is veral krities vir biologiese bedreigings, wat nie grense respekteer nie. Die Wêreldgesondheidssekerheid Agenda en die Wêreldgesondheidsorganisasie se Gesamentlike ondersoekingsproses bepaal dat lande vanaf dievolle gesondheid herstel en verbeteringe bevorder.

Oproep tot aksie: Die rol van opvoeding en openbare bewustheid

Hoewel spesialiste ontwikkel en veldverklikkerstelsels gebruik, speel opvoedkundiges en die publiek ' n noodsaaklike rol daarin om ' n kultuur van voorbereidtheid te bou. ' n Mens moet die basiese beginsels van biosenisse, die beperkings van veldtoetse en die belangrikheid daarvan om verdagte siektes of chemiese blootstellings te rapporteer, verstaan. ' n Openbare bewustheidsveldtogte kan gemeenskappe leer wat in die geval van ' n chemiese uitstorting of bioreat doen, wat vinnig bepaal hoe ' n bevolking weet dat dit ' n verslag is.

Daarbenewens vereis dit dat ' n mens die opleidingsprogramme, mededingende toelaes en kruissinnige sentrums van voortreflikheid moet behartig om ' n pyplyn van talentvolle wetenskaplikes en ingenieurs te bou wat aan die bedreiging van opsporing gewy is. ' n Toenemende begrip van die uitdaging om die opsporingsopsporing te voorkom, is die kanse groter dat hulle die beleggings moet ondersteun wat nodig is om dit te oorkom.

@ info: whatsthis

Om biologiese en chemiese bedreigings te bespeur, is nie ' n enkele probleem nie, maar ' n sterrebeeld van onderlinge uitdagings, naamlik om biologiese en chemiese gevare te bespeur, is nie ' n enkele probleem nie, maar ' n sterrebeeld van onderlinge uitdagings, naamlik om biologiese laatkommery, chemiese diversiteit, omgewings - inmenging, infrastruktuur en beleidsvervaligheid te voorkom. ' n Klimaatsverandering of ' n doelbewuste vrystelling sal egter nog nooit hoër wees nie.

Vooruitgang word op baie fronte gemaak: draagbare molekulêre diagnostiese middels, KIe vertroudheid met dataontleding, netwerkde sensorstelsels en nuwe materiale vir voorkonsentrasie en verowering. Maar geen enkele deurbraak sal alle probleme oplos nie. ' n Onoplosbare opsporings - ekosisteem vereis dat daar in basiese navorsing, toegepas word, ingenieurswerk gedoen word, ontwikkeling, internasionale samewerking en openbare verlowings bevorder. ' n Mens kan egter die grootste impak van die spelhouers vooraf in die wiele ry en werk na ' n toekomstige bedreigings gebruik om vinnig genoeg lewens te beskerm.