A levegőminőség-figyelő közel valós időben észleli a koronavírust – Fizika világa

Egy új levegőminőség-ellenőrző közel valós időben képes észlelni a SARS-CoV-2 vírus bármely változatát. A nagyáramú levegő-mintavevőből és egy nanotest alapú bioszenzorból álló, első számú eszköz más légúti kórokozók, például influenza, rhinovírus és légúti syncytial vírus (RSV) kimutatására is adaptálható. fejlesztők a Washington Egyetemen, St. Louisban, Egyesült Államokban.

Bár már nem a COVID-19 világjárvány vészhelyzeti szakaszában vagyunk, továbbra is fontos megelőzni az emberek fertőzését, különösen akkor, ha klinikailag sebezhetőek a koronavírussal vagy annak hosszú távú hatásaival szemben. Ennek egyik módja a beltéri környezet felmérése a koronavírus miatt – ideális esetben valós időben, hogy az emberek felmérhessék a kockázatokat és megtehessék a megfelelő lépéseket. „Jelenleg semmi sem árulja el, mennyire biztonságos egy szoba” – magyarázza John CiritoEgy WashU neurológus és a kutatócsoport tagja. „Ha egy 100 fős szobában van, nem akarja öt nappal később megtudni, hogy beteg lehet-e vagy sem. Ennek az eszköznek az az ötlete, hogy lényegében valós időben, vagy ötpercenként tudd, ha van élő vírus.”

Mikro-immunelektród bioszenzor

Az új készülék egy mikro-immunelektródos (MIE) bioszenzor adaptációja, amelyet Cirrito és pszichiáter kollégája Carla Yuede korábban a béta amiloid kimutatására fejlesztették ki, azon plakkképző aminosavakat, amelyekről úgy gondolják, hogy szerepet játszanak az Alzheimer-kórban. Hogy ezt a bioszenzort érzékennyé tegyék a SARS-CoV-2-vel szemben, Cirrito és Yuede kicserélte az amiloid béta-hoz kötődő antitestet egy lámákból nyert nanotestre, amely a koronavírus tüskeproteinjéhez kötődik.

A következő feladatuk az volt, hogy ezt a módosított érzékelőt légmintavevővel kombinálják. Ehhez fordultak Puthussery József, egy mérnök be Rajan Chakrabarty Komplex Aeroszolrendszerek Kutatólaboratóriuma a WashU-nál. Mivel a beltéri levegőben a vírusok szintje jellemzően nagyon alacsony, a csapat egy nedves ciklon nevű mintavevőt választott, amely rövid időn belül nagy mennyiségű levegőt vesz fel. Az aeroszolok nagy sebességgel lépnek be ebbe a mintavevőbe, és megütik annak nedvesített belső falait, és lefelé irányuló örvényáramot hoznak létre, amely megfogja a levegőben lévő vírusrészecskéket.

A minta begyűjtése után a készülék a vírus-folyadék keveréket egy automata folyadéktranszfer szivattyú segítségével továbbítja a MIE bioszenzorhoz. Yuede elmagyarázza, hogy a SARS-CoV-2 vírus ezután a szenzoron lévő nanotestekhez kötődik, és a négyzethullámú voltammetriának nevezett technikát alkalmazzák a vírus felületén található tirozin nevű aminosavak oxidálására.

Az így létrejövő oxidációs áram erőssége összefügg a mintában lévő vírus mennyiségével, és Chakrabarty szerint az eszköz elég érzékeny ahhoz, hogy egy köbméter levegőben mindössze 7-35 vírus RNS kópiát érzékeljen. „Olyan ez, mintha tűt találnánk a szénakazalban” – jegyzi meg. „A nedves ciklon magas vírusvisszanyerése a rendkívül magas, körülbelül 1000 liter/perc áramlási sebességének tudható be, ami lehetővé teszi, hogy 5 perces mintavétel alatt nagyobb mennyiségű levegőből vegyen mintát, mint a kereskedelemben kapható mintavevőkkel.”

Valós idejű előnyök

További előny a kereskedelmi mintavevőkkel szemben az eszköz sebessége. "A nanotest alapú elektrokémiai megközelítés gyorsabban észleli a vírust, mert nincs szüksége reagensre vagy sok feldolgozási lépésre" - magyarázza Yuede.

Puthussery hozzáteszi, hogy a hagyományos aeroszol-mintavétel két fő lépésből áll. Először a levegőből gyűjtik a mintákat szűrő alapú mintavételezéssel vagy részecske-folyadékba mintavevővel. Ez a gyűjtési folyamat több tíz perctől 24 óráig vagy tovább tarthat. Az aeroszolminták begyűjtése után gondosan tárolni kell őket egy orvosi minőségű tárolóedényben, hogy egy vizsgálóhelyiségbe szállítsák. Ott tesztelik a vírust, jellemzően a reverz transzkripciós-kvantitatív polimeráz láncreakció (Rt-qPCR) technikával.

Az új alkoholszondás készülék gyorsan teszteli a COVID-19-et

Ez a megközelítés időigényes, költséges, és időbeli felbontása gyenge. Ezzel szemben a WashU csapat eszköze beprogramozható úgy, hogy világít, sípol vagy egyszerűen megjelenítse a nyers bioszenzor oxidációs áramjelét, amikor azt észleli, hogy a SARS-CoV-2 jelen van, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy olyan gyakorlati lépéseket tegyenek, mint az ablakok kinyitása vagy a légáramlás növelése. más módon. „Az értesítés kiválasztása helyspecifikus lenne, hogy ne keltsen pánikot az épületben lakók körében” – mondja. "Még nem határoztuk meg, mi lenne az ideális."

A kutatók most azt tervezik, hogy diverzifikálják bioszenzorukat különböző célspecifikus nanotestek hozzáadásával, hogy az más gyakori légúti kórokozókat is kimutathasson. Ezután elkezdenek dolgozni a rendszerük kereskedelmi forgalomba hozatalán. „Kórházi körülmények között a monitor használható staph vagy streptok kimutatására, amelyek mindenféle szövődményt okoznak a betegeknek” – mondja Cirito. "Ez valóban nagy hatással lehet az emberek egészségére."

Az új készüléket részletesen a Nature Communications.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/air-quality-monitor-detects-coronavirus-in-near-real-time/