Un nou etilotest testează rapid COVID-19 – Physics World

Un nou instrument de diagnostic medical bazat pe utilizarea tehnologiei pieptenelor cu frecvență optică poate testa rapid COVID-19 în respirația expirată. Tehnica, dezvoltată de cercetătorii de la JILA, Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) si Universitatea din Colorado Boulder, ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a diagnostica alte stări sau boli, în special cele de origine respiratorie, gastrointestinală sau metabolică.

Capacitatea de a testa rapid infecția cu viruși precum SARS-CoV-2, virusul responsabil de COVID-19, este crucială pentru combaterea viitoarelor pandemii. Testarea respirației umane expirate ar putea deveni proprie aici, deoarece fiecare respirație conține mai mult de 1000 de molecule distincte, dintre care unele pot indica afecțiuni medicale sau infecții subiacente. Aceste molecule pot fi detectate și identificate prin măsurarea absorbției lor selective a luminii laser la diferite frecvențe optice.

În 2008, cercetătorii conduși de Jun Ye de JILA a demonstrat că spectroscopia cu pieptene de frecvență - o tehnică dezvoltată inițial pentru ceasurile atomice optice și metrologia de precizie - ar putea identifica biomarkerii bolii în respirația umană expirată. Tehnica, care folosește în esență lumina laser pentru a distinge între diferite molecule, nu avea însă sensibilitate și nu putea lega anumite molecule de stări de boală. Prin urmare, nu l-au testat pentru a diagnostica boli.

Sensibilitate la nivel de părți pe trilion

În 2021, Ye și colegii au îmbunătățit sensibilitatea tehnicii lor de 1000 de ori, ceea ce înseamnă că acum ar putea detecta anumite biomolecule la nivel de părți pe trilion. În noul lor studiu, detaliat în Journal of Breath Research, ei au aplicat învățarea automată supravegheată pentru a procesa modelele de absorbție a luminii și a face o legătură directă cu potențialele stări de boală, fără a trece mai întâi prin pasul intermediar de identificare a moleculelor.

Pentru a-și testa metoda, cercetătorii au colectat mostre de respirație de la 170 de indivizi, dintre care jumătate aveau SARS-CoV-2 atunci când au fost testați folosind PCR convențională (reacție în lanț a polimerazei). Apoi au introdus probele printr-un tub în noul lor etilotest, care constă din piepteni de frecvență optică care generează lumină laser în infraroșu mediu la zeci de mii și uneori sute de mii de frecvențe optice distincte. Folosind o pereche de oglinzi de înaltă reflexie, lumina pieptenelor de frecvență trece mai multe probe de gaz respirat de aproximativ 4000 de ori, astfel încât puterile de absorbție moleculară sunt îmbunătățite semnificativ.

Echipa a folosit apoi algoritmi de învățare automată pentru a analiza semnalele de absorbție ultrasensibile măsurate la aproximativ 15000 de frecvențe pentru a detecta dacă subiecții erau infectați sau nu. Studiul a fost verificat solicitând aparatului să prezică starea COVID a fiecărui individ și apoi comparând acest lucru cu rezultatele testului PCR.

O alternativă la testele PCR

Rezultatele noii tehnici de spectroscopie cu laser s-au potrivit cu 85% din cele de la PCR, ceea ce este „excelent” conform standardelor de diagnostic medical.

„Tehnica ar putea fi o alternativă la testele PCR pentru COVID-19”, spune autorul principal al studiului Qizhong Liang. „Testul de respirație pe bază de laser este mult mai rapid la obținerea rezultatului, iar în sistemele viitoare implementăm o capacitate de detectare în timp real, cerând oamenilor să respire direct în aparatul nostru.”

Fizicienii simulează modul în care se formează SARS-CoV-2

Detectarea este, desigur, non-invazivă – spre deosebire de tampoanele nazale despre care cu toții avem amintiri proaste de la pandemie. „S-ar putea astfel încuraja mai mulți oameni să se testeze”, spune el. „O altă notă interesantă este că proba de respirație rămâne intactă după test, permițând studii dependente de timp asupra acestor eșantioane dacă există interes în viitor.”

Echipa JILA va analiza acum aplicabilitatea tehnicii pentru a diagnostica alte afecțiuni sau boli, în special cele de origine respiratorie, gastrointestinală sau metabolică. Într-adevăr, pun la cale o colaborare cu medicii pediatri pentru a analiza respirația copiilor astmatici. De asemenea, ei plănuiesc să reducă dimensiunile instrumentului, care în prezent are o dimensiune de metri.

„Am extins acoperirea spectrală a metodei pentru a permite detectarea multor mai multe molecule”, spune Ye. Lumea fizicii. „În acest fel, putem detecta și mai multe informații chimice din respirație și putem îmbunătăți și mai mult acuratețea diagnosticului.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• EVM Finance. Interfață unificată pentru finanțare descentralizată. Accesați Aici.
• Grupul Quantum Media. IR/PR amplificat. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/novel-breathalyser-rapidly-tests-for-covid-19/