Използване на смартфон за откриване на силно заразен вирус

Ново устройство използва смартфон и хартиен микрофлуиден чип за откриване на изключително ниски нива на норовирус.

Само 10 норовирусни частици (изобразени тук) са достатъчни, за да причинят инфекция.

Норовирусът е много заразен вирус, отговорен за около 19–21 милиона годишни случаи на остър гастроентерит в САЩ.

Всъщност норовирусът е „водещата причина за хранителни заболявания“ в САЩ

Норовирус е отговорен и за до 1,9 милиона посещения в болница и още 400 000 посещения в спешното отделение. Това струва на САЩ около 2 млрд. Долара разходи за здравеопазване и загуба на производителност на работата.

Вирусът може да бъде заразен при много ниски нива, като само 10 вирусни частици са достатъчни, за да причинят инфекция.

И така, изследователи от Университета на Аризона (UA) в Тусон са се заели да създадат ефективен начин за откриване и на най-малките нива на вируса.

Трима изследователи ръководиха проекта: Jeong-Yeol Yoon, от Катедрата по биомедицинско инженерство в UA; Су Чунг, докторант в лабораторията на Yoon’s; и Кели А. Рейнолдс, председател на катедра „Общност, околна среда и политика“ в колежа по обществено здраве „Mel & Enid Zuckerman“ в UA.

Yoon представи изследването на Националната среща и изложение на Американското химическо общество през есента 2019 в Сан Диего, Калифорния, а хартията вече се появява в списанието ОКС Омега.

Как работи евтиното и бързо устройство

Вирусът може да се разпространи много бързо във вода. Съществуващите устройства за откриване на норовирус изискват лаборатория и набор от микроскопи, лазери и скъпи спектрометри. Това са инструменти, които измерват видовете радиация и дължината на вълната.

С новия метод изследователите използваха прости материали, включително хартия и смартфон. Чунг обяснява как е възможно хартията да се трансформира в микрофлуидни чипове.

„Хартиеният субстрат е много евтин и лесен за съхранение и ние можем лесно да произвеждаме тези чипове“, казва той. „Влакнестата структура на хартията също така позволява на течността да тече спонтанно, без да се използват помпени системи, които обикновено се изискват от други чипове, като силициеви чипове.“

Обикновено учените измерват как светлината се отразява в проба, използвайки спектрометричен анализ. Въпреки това, нехомогенният (порест) аспект на хартията, заедно с нейната оптична непрозрачност, могат да генерират „разсейване на фона и отражение“.

За да преодолеят това препятствие, изследователите разработиха метод, при който броят флуоресцентни мъниста, вместо да измерват интензивността на светлината.

Методът се състои в добавяне на вода към единия край на микрофлуиден чип от хартия и мъниста от флуоресцентен полистирол до другия край.

Всяка от тези мъниста мъниста е прикрепена към антитяло, което се бори с вируса. Ако във водата присъства норовирус, няколко антитела продължават да я атакуват, прикрепяйки се към частицата на вируса и създавайки флуоресцентна бучка.

„Норовирусните частици са твърде малки, за да бъдат заснети от микрофон на смартфон, както и антителата“, обяснява Юн. „Но когато имате две или три или повече от тези мъниста, свързани заедно, това показва, че норовирусът е там, което кара мънистата да се събират.“

Бучките мъниста са достатъчно големи, за да може смартфон да ги вземе и снима. Изследователите също така създадоха приложение за смартфон, което отчита норовирусните частици в пробата.

„Не е нужно да сте учен или инженер, за да управлявате устройството“, казва Юн. „Анализът ще се извършва автоматично от приложението за смартфон, така че всичко, за което трябва да се притеснявате, е зареждането на проба вода в чипа.“

Устройството също е евтино, като най-скъпият му компонент струва по-малко от 50 долара.

„Напредъкът в бързото наблюдение на човешките вируси във водата е от съществено значение за опазването на общественото здраве“, казва Рейнолдс.

„Тази бърза, евтина технология за мониторинг на качеството на водата може да бъде трансформационен инструмент за намаляване както на местното, така и на глобалното бреме на болестите.“

Кели А. Рейнолдс

none:  душевно здраве грип - настинка - сарс тропически болести