Það er hættulegt að finna sýkla - og efnahættu

Að greina líffræðilegar og efnafræðilegar hættur er hornsteinn nútímaöryggis, almannatrygginga og umhverfis. Frá eðlilegum faraldri til vísvitandi áhrifa á lífhryðjuverk, geta til að bera kennsl á hættuleg meindýr og eiturefni, er það ekki bara spurning um áhrif viðbragðaviðfangs heldur er nauðsynlegt að finna til að bæta greiningarkerfi, stýra vísindafjárfestum og þjálfa næstu kynslóð fyrstu svörunar og heilbrigðisstarfsfólks. Þessi grein skoðar þau með því að greina bæði líffræðilegar og efnahagslegar ógnir, kanna tækniframfarir og vísa til framtíðarverkefna.

Hvers vegna er meira en alltaf að finna

Í samtengt heimi þar sem fólk og varnir færast hratt yfir landamæri, sýndi einn ógreindur sjúkdómur eða eiturefni að það er hægt að auka sig í alheimskreppu. Heimsfaraldurinn sýndi hversu fljótt nýlegt lífefni getur yfirstigið heilbrigðiskerfi þegar það uppgötvar snemma. Á sama hátt eru efnafræðilegar ógnir &mm; hvort heldur er úr iðnaðarslysum, öldrunarvopnum eða hryðjuverkaverkefnum; aðkallandi aðili að því að ná að greina NFHNNandanlega útsetningu. Greining er fyrsta tengingin í keðju svörunar: hún veitir upplýsingar um lokun, gagnsemi lækna og opinbera samskipti. Án þess eru bestu þjóðir blindar.

Lífverur eru lifandi lífverur sem þróast, fela sig inni í hýðsfrumum og geta verið til staðar í því magni sem er svo lítið að lítið magn er horfið. Efnasambönd eru fjölbreytt að uppbyggingu og endurvirkni, oft hratt niðurlægjandi eða breytt í umhverfinu. Báðir flokkarnir krefjast skynjara sem eru viðkvæmir, sértækir, hraðvirkir og ógerlegir til að starfa við aðstæður. Ef tekið er á þessum sviðum þarf að koma fram margvíslegri örverumengun, efnafræði, verkfræði, vísinda og opinberri stefnu.

Djúpur efnisfálkur: Mannleg ógn greinir á okkur erfiðleikana

Líffræðileg ógn heldur áfram; þar á meðal veirur, bakteríur, sveppir og eiturefni framleidd af lifandi lífverum verður að greina einstök svæði vegna þess að þau eru kraftmikil og geta magnast eftir losun. Ólíkt efnum, sem yfirleitt losa sig eða brjóta niður með tímanum, getur lífrænt efni margfaldast innan hũsils og gert greiningu snemma enn gagnrýnin en einnig tortryggnari.

The Síðlabil: þögult víðáttumikið

Eitt af því erfiðasta sem getur komið upp er hversu seint á líður milli útsetningar og einkenna. Margir hættulegir sýklar hafa gengist undir tímabil frá klukkustundum til vikna. Á þessum glugga getur sýktur einstaklingur verið smitandi eða ferðast á nýjar staði án þess að sýna nokkur merki um sjúkdóm. Greiningaraðferð sem byggist á klínískum einkennum mun óhjákvæmilega missa af þessum mikilvæga glugga. Jafnvel langt genginna sameindaprófa svo sem PCR eða næstu kynslóðar raðgreiningu þarf að taka sýni (blóð, nefþurrku, umhverfissíu) og getur tekið klukkustundir til að framkalla afleiðingu. Bilið milli útsetningar og aðgerðagjarnar greiningar er það tímabil sem hættan getur dreiftst í hljóði.

Rauntíma eða nærri tímaeftirliti er verið að þróa með sér þetta hopp- og öryggiskerfi sem fylgjast stöðugt með úrgangsvatni, lofti eða há-andrúmslofti til að greina þessa sveiflulengd, en þeir standa frammi fyrir eigin hömlum: kostnaði, umfjöllun og nauðsyn þess að greina skaðlausar bakgrunnsverur frá raunverulegum hættum.

Ósértæk einkenni og greining rugl

Þegar einkenni koma fram eru þau oft ógreinanleg frá mun algengari sjúkdómum. Fyrri miltisbrandssýking líkir eftir slæmum kvefi eða flensu; skoðun á heilabólgu; bólusóttarútbrot geta verið ótengd hlaupabólu. Þessi klíníska tvíræða þýðir að framlínufólk getur hugsanlega ekki grunað að líffræðilegt hryðjuverkaefni sé í hættu þar til klasa óvenjulegra tilvika kemur fram. Á þeim tíma getur glugginn fyrirbyggjandi meðferð og lokun bólusóttar verið lokað. Þessi klíníska nákvæmni þýðir að framhliðin sé óskert; það getur valdið því að einkenni séu stillt yfir bráðadeildir og spítalar þar sem þau eru felld, en það þarfnast flókins greiningar og víðtækrar þátttöku í heilbrigðisþjónustu.

Takmarkaðar greiningarupplýsingar um innviði og geymslukeðjur

Jafnvel þegar læknar gruna að líffræðiframleiðendum sé dreift, staðfesta það krefst sérhæfðrar rannsóknarstofugetu. Hámörk 3 eða 4 rannsóknarstofur, þjálfað starfsfólk og sérhæfðir prófefni dreifast ekki jafnt. Svæði, svæði með lágvistkerfi og jafnvel einhverjir borgarspítalar kunna að skorta getu til að framkvæma ákveðnar prófanir. Þegar stór faraldur er í gangi, krefst prófbúnaðar, hjálparefna og hjálpartæki geta fljótt losað sig við eigin verndarkerfi. Það þarf langvarandi fjárfestingu.2016 Ebola, sem kemur upp í Vestur - Afríku, sýnir hversu veikburða grunnhugtök eru og eldsneyti eru. Stress, afmarkaðar rannsóknir eru langar og til að gera tilraunir til að draga úr þeim.

Þróun og erfðamengi

Líffræðileg lyf eru ekki kyrrstæð. Veirur, sýklaskiptagen og sýklar geta verið hannaðar til að forðast greiningarpróf. Til dæmis verður greiningakerfi inflúensustofna að vera bæði breið (sem hægt er að þekkja fjölskyldur sýkla) og aðlögunarhæfar (færa nýjar undirskriftir fljótt). Mateologic raðir, sem lesa allar kjarnsýrur í sýni án fordóma, bjóða upp á góða lausn, en hún er samt sem áður ódýr, með tilliti til þess að nota þær og takmarkast við það.

Djúpur efnisfræða: Efnahættur greina vandamál

Efnafræðilegar hættur ná yfir gríðarlegar eiturverkanir: taugaefni (t.d. sarín, VX), þynnuefni (t.d. brennisekk), blóðefni (t.d. vetniscýan), köfnunarefni (t.d. klór) og iðnaðareitur (t.d. ammoníak, fósagen). Ólíkt lífefnalyfjum, valda margar efnahættar innan nokkurra sekúndna til að ákvarða tímann sem eru oft mun styttri en það sem þarf fyrir lífræn lyf.

Þörfin fyrir hraða: Sekúndur geta bjargað mannslífum

Fyrir taugaefni, getur jafnvel stutt útsetning valdið óafturkræfum skemmdum eða dauða. Greinarkerfi verða því að starfa innan nokkurra sekúndna, sem veita viðvörun. Þetta er sérstaklega erfitt fyrir greiningu spors og stigs. Flestir núverandi nemar nota jónaþolna litrófsmælingu, eld með litgreiningarpappíri. Þessi tæki geta verið fljótvirk, en þau eru í hættu á truflunum, hafa takmarkaða hæfni til að greina og geta ekki greint ákveðin lyf á áreiðanlegan hátt. Stöðugt eftirlit með lofti með massagreiningu getur náð mikilli sértækni, en slík tæki eru hámörk, dýr og krefjast fagmennsku.

Smásjár- og sjálfvirkar rannsóknir eru lykilupplýsingar. Lófatölva efnaskynjarar sem byggjast á örflúrefnum, yfirborðs- og örvunar Raman litrófsspeglun eða rafefnafræðilegir skynjur eru að verða færari en ekkert jafnast enn á við framkvæmd móttakara í pakka sem hægt er að bera með sér með því að svara.

Fjölbreytni krefst samþættra aðferða

Mismunandi flokkar þurfa að greina mismunandi meginreglur: Kólínesterasahömlun fyrir taugalyf, ónæmismælingar fyrir tilteknar eiturefni, gasskiljun fyrir rokgjarn efnasambönd. Ein skynjari hylur oft aðeins þröngan hluta af hættusviðinu. Fyrstu viðbrögðin geta þurft að hafa mörg tæki eða treysta á fjölþætt samsett áhöld. Auk þess eru lyf oft tekin saman í blöndum eða notuð saman við leysi, olíu eða þykknandi efni sem geta dulið eða breytt undirskrift þeirra.

Þróun allra rannsókna er í samræmi við það; eða a.m.k. að minnsta kosti móllaga vettvangur sem hægt er að endurstilla fyrir mismunandi efnafjölskyldur; er áfram virkt rannsóknarsvið. Bandaríska öryggisráðuneytið og varnarmálastofnunin hefur lagt mikið af mörkum á slíkum sviði, en vettvangsbundnar lausnir eru enn í burtu í mörg ár.

Umhverfismál og falskar viðvaranir

Efnafræðilegar skynjarar verða að starfa í flóknum vistkerfum: þéttbýlislofti með útblæstri bifreiða, iðn með leysigufu, landbúnaði með skordýraeitri og neðanjarðar eða með lokuðum bilum með breytilegum raka og hitastigi. Öll þessi grunnefni geta valdið röngum jákvæðum mælingum sem leiða til þess að auðlindir verða sóaðar, óþarfa brottflutnings eða taps á greiningarkerfinu. Hins vegar geta truflanir einnig dulið raunverulega ógn (mismunlegar neikvæðar). Til dæmis getur viss líffærislífeðliseiturvaki komið af stað sama kólínesterasaprófinu sem taugaboðefni, neytt þolandi skref.

Nánari reiknirit, sem nota mynstrisgreiningar og kennsluvéla, eru þjálfuð til að greina hættumerki frá bakgrunnshljóðum. Viðurkenndur samrunar; samansafn gagna úr mörgum skynjaralistum; það getur dregið úr tvíræðan en það eykur kostnað og margbrotna þróun kerfisins. Að fullvissa okkur um að skynjarar séu bæði viðkvæmir og sérstakir í raunheimum er eitt af erfiðustu verkfræðivandamálum í greiningu efnahættu.

Samruni og forstyrk

Mörg efnasambönd eru hættuleg í afar litlum styrk (hlutir á hvern milljarð eða lægri). Til að greina þau verður nemandinn annaðhvort að vera mjög viðkvæmur eða þurfa að taka saman forstyrkleikastig sem safnar lyfinu úr miklu magni lofts eða vatns á hverjum tíma. Forstyrkt eykur seinkun á fósturmyndun; einhver verður að vera berskjaldaður meðan sýnishornið er í &mmu; og krefst þess að efni sem tekur á skilvirkan hátt mikið svið af efnum án þess að losa þau úr þeim fyrir tímann. Framhald í efni sem eru í sorbandi (t.d. málm- og gagnkynhneigðum ramma) sýni loforð, en sameining í rafhlöðutæki er áfram tæknileg áskorun.

Framfarir í framtíð uppgötvana

Þrátt fyrir þessar erfiðu áskoranir hefur hin athyglisverða nýsköpun á síðasta áratug náð til ystu endimarka þess sem mögulegt er.

Skynjarar sem hægt er að nota

Smámögnun greiningartækja hefur hraðað. Lófatölva PCR-vél (t.d. úr BioFire, Abbott ID Now) getur greint marga sýkla á klukkustund. Ný notkunarplástra og snjallvörp - tæki geta fylgst stöðugt með svita, millivefsvökva eða anda fyrir efna - eða líffræðileg einkenni.

Gerviupplýsingar og gagnagreiningarefni

AI er að breyta greiningu á tveimur vegu. Fyrsta, vélarlærilíkön geta greint flókin skynfæri til að greina hættumerki sem myndu vera ósýnileg til að stjórna algóritma á grundvelli þeirra. Annað, Al - kraftmikið eftirlit með gerð þeirra getur m.a. haft rafrænar heilsuskýrslur, félagslegar mælingar og umhverfiseftirlitsnet til að greina daga eða vikur fyrir hefðbundna aðferð. [[3. FLT:0] CDC-]CDC-[7] National Syndromic Conscience Programic program] og [FLT:] HealthMap [3] vettvangurinn eru dæmi um að hægt sé að bæta við frekari hættu á lífefnanotkun. [LT] [3]

Metagency Sequencing og CRISPR- byggt á tóli

Næsta kynslóðar raðgreining (NGS) er orðin öflugt verkfæri til að greina óþekktar líffræðilegar hættur. Í stað þess að leita að ákveðnum sjúkdómsvöldum, les NGS öll erfðafræðileg efni í sýni og ber það saman við þekkt gagnasöfn. Þetta gerir greiningu á nýjum eða hönnuðum. Pformin eins og Oxford Nanopore MinneION eru nógu lítil til að nota þau á sviðinu. Auk þess geta CRISPR-7 byggðar greiningaraðferðir (t.d. SERTHOS, DETETECCTR) greint sértækar kjarnsýrur raðir með atomólum og þær þarfnast aðeins einfaldra tækja. Þau eru aðlöguð fyrir sýn og líka klínísk sýni.

Innbyggð skynjaranet og innskráning

Að tengja marga láglendissnema við netkerfi getur veitt víðtæka umfjöllun um efna- eða líffræðilegar hótanir. Snjallar borgir eru að nota fluggæðanema sem hægt er að nota til að greina eiturefni eða jafnvel lífverur. Afdrif heimavarnafræðinnar og tæknistjórnarstjórans er að rannsaka útbreiðslu skynja fyrir mikilvæg innviði (trustic) gagnasamruna frá rafboðum (umhverfum, efnum, lífefnafræði) getur dregið úr fölskum viðvörunarvökum og gefið upp á björgunarkort með jarð leiðni. Hinsvegar er það að tryggja öryggi, friðhelgi og að ekki sé hægt að nota lyfið.

Stefna, þjálfun og undirbúningur

Tæknin ein og sér er ekki nægileg greining háð hæfum starfsmönnum, skýrum starfsreglum og pólitískum vilja. Mörg lönd starfa undir slitnum kerfum þar sem opinber heilsa, löggæslustofnunum, umhverfisstofnunum og hernum hafa hver sína greiningarhæfni og gagnasífang. Oft er samhæfing í tengslum við aðferðir veik og ekki er hægt að hindra að sameiginlegar upplýsingar komi í veg fyrir þátttöku í þeim með flokkun eða stjórnsýslulegum hindrunum.

Fyrstu svarendur til að nota almennilega háþróuð greiningartæki er nauðsynlegt. Of oft sitja dýrar skynjarar sem eru ónotaðir vegna þess að bráðafólk skortir sjálfstraust eða kunnuglega þekkingu. Raunsæjar æfingar sem líkja eftir bæði lífefna- og efnafræðilegum aðstæðum geta hjálpað til við að byggja upp vöðvaminni og þekkja bil í greiningarvinnuflæði.

Að leita að rannsóknum og þróun [3] verður að vera stöðugt og beinast að báðum að bættum bata (betri prófefni, öflugri endæling) og langtíma umbreytingartækni (samtengt líffræðin - og skynjur, sjálfhverfar vélar með greiningar- spilahleðslur). [[[3]Nation Institute of Allergy and Icipest Diseases Bio Shase Research hefur verið sögulegur aðalrekill framfara, en fjármögnun og flæði með almenningseftirliti.

Alþjóðleg samvinna er sérstaklega mikilvæg fyrir líffræðilegar ógnir, sem virða ekki landamæri. Alþjóðleg heilbrigðisöryggi Agenda og Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin [WHO] Samvinnuverkefnið er að meta löndin sem eru ί ytri matsmálum og hjálpa til við að meta framfarir. Samtök líffræðivopna eru einnig grunnur að því að draga úr ógnum í samvinnu, en staðfesting þeirra er enn veik. Þroskaðlegt, nauðsynlegt er að tryggja varanlega próf á vegum og fjárfestingu á rannsóknarstofum.

Köllun til aðgerða: Hlutverk menntunar og opinberrar þekkingar

Sérfræðingar þróa og greinakerfi, kennarar og almenningur gegna mikilvægu hlutverki í að byggja upp undirbúningsmenningu. Curricula in ecrusology, efnafræði, efnafræði, lýðheilsu og neyðarmeðferð ætti að fela í sér raunhæfar rannsóknir á greiningu og árangri. Nemendur ættu að skilja helstu meginatriði lífeinda, takmarkanir á prófum á sviði og mikilvægi þess að tilkynna grunsamlega sjúkdóma eða útsetningu fyrir efnum. Almennar rannsóknir á því hvað skuli gera í tengslum við útblástur eða líffræði, og leggja áherslu á að hröð greining sé háð upplýstu þýði sem veit hvernig eigi að greina og greina frá frávikum.

Enn fremur þarf að þjálfa forrit, keppa um samkeppni og beita hágæðastöðvum sem eru vel á sig komin því fleiri skilja hve flóknar greiningaráskorurnar eru, þeim mun meiri líkur eru á að þeir styðji fjárfestingar sem þarf til að sigrast á þeim.

Niðurstaða

Að greina líffræðilegar og efnafræðilegar hótanir er ekki eitt vandamál heldur eitt tákn af samtengdum áskorunum sem verða til samtímis, tímamörkun líffræði, efnafjölbreytileika, umhverfisáhrif, innviði og sundrun stefnu. Samt hafa staurarnir aldrei verið hærri. Loftslagsbreytingar, óstöðugleiki í jarð- og stjórnmálakerfi og aukin aðgengi tvílyfjatækni eykur hættuna á að eðlileg faraldur eða vísvitandi losun muni ekki verða til fyrr en of seint.

Framfarir eru gerðar á mörgum vígstöðvum: Færanlegar sameindagreiningar, AI-and-auka---endurbættar gagnagreiningar, netskynjara og nýrra efna til að leysa fyrir þéttni og ná. En engin einstök mótun mun leysa öll vandamál. Stöðug greining á vistkerfi krefst viðvarandi fjárfestingar í grunnrannsóknum, beitingu verkfræði, vinnuaflsþróunar, alþjóðasamstarfsemi og opinberri trúlofun. Með því að skilja hindranirnar sem hér eru skilgreindar geta hluttakendur leyst þau vandamál sem hafa áhrif á líf fólks og atvinnu að því til framtíðar þar sem ógnin er nægilega skjót til að vernda líf og lífsviður.