Теперь есть быстрый и точный COVID

Пандемия COVID-19 всегда будет ассоциироваться с беспрецедентными ограничениями и неудобствами, такими как ношение масок в общественных местах. И это во многом потому, что эксперты в области здравоохранения понятия не имели, где именно скрывается вирус SARS-CoV-2 и насколько опасными являются многолюдные места, такие как рабочие места, классы и общественный транспорт.

Но что, если простое в использовании мобильное устройство могло бы в реальном времени обнаруживать SARS-CoV-2 в заданном пространстве? Это дало бы людям уверенность в том, что они смогут ходить без масок, если вокруг не будет вируса, или принимать меры предосторожности, такие как ношение маски, или вообще избегать установки, если вирус будет обнаружен.

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе сообщают в журнале Nature Communications, что они сделали именно это, создав прототип устройства размером с микроволновую печь, которое может обнаружить признаки SARS-CoV-2 примерно за пять минут. Команда под руководством Раджана Чакрабарти, доцента кафедры энергетики, экологии и химической инженерии, хотела улучшить громоздкий процесс использования коммерческих детекторов воздуха, которые могут только брать пробы воздуха и требуют дополнительного ПЦР-тестирования образцов, которое может занять столько времени, сколько потребуется. 24 часа для получения результатов. Устройства также являются дорогостоящими: от тысяч до десятков тысяч долларов за единицу. Спустя три года они разработали устройство, которое, по их словам, работает даже лучше, чем коммерческие методы лабораторных испытаний, и его можно масштабировать, чтобы стоить несколько центов за тест.

Ключом к успеху нового детектора COVID-19 является сверхбыстрый метод циркуляции воздуха в устройстве, имитирующем циклон. Он вытягивает воздух из окружающей среды со скоростью около тысячи литров в минуту, создавая коническую форму, которая улавливает любые частицы, циркулирующие в этом потоке. Устройство оснащено биосенсором, который делает две вещи. Во-первых, он использует крошечные молекулы, полученные от лам, которые исключительно хорошо прикрепляются к белку-шипу SARS-CoV-2, чтобы вытащить любой вирус, который может присутствовать. Затем через биосенсор пропускают электрический ток, который вызывает окисление определенной аминокислоты в белке-шипе — финальная реакция, подтверждающая наличие вируса SARS-CoV-2.

По данным лабораторных испытаний, точность обнаружения вируса COVID-19, включая его последние варианты, составила от 77% до 83%. (Он обнаруживает SARS-CoV-2, но не может различить разные варианты.) Когда исследователи протестировали разные концентрации вируса на своем устройстве и двух имеющихся в продаже детекторах воздуха, их единственный детектор смог обнаружить низкие уровни вирусного генетического материала. в виде РНК.

Команда также отправила прототипы двум людям с положительным результатом теста на COVID-19, которые вызвались использовать устройство у себя дома. Пробоотборники воздуха точно обнаружили вирус в своих спальнях после пяти минут отбора проб.

Вирусная РНК, выдыхаемая или выделяемая инфицированным человеком, не остается в виде капель, а распыляется на частицы диаметром от 5 до 10 микрометров (для сравнения: диаметр человеческого волоса составляет от 40 до 70 микрометров). Учитывая, что комната, в которой находится один инфицированный человек, может содержать всего 10 копий РНК вируса SARS-CoV-2 на кубический метр воздуха, вероятность подхватить что-то столь маленькое в типичной комнате составляет примерно один на миллион или около того. один на миллиард. «Это все равно, что найти иголку в стоге сена», — говорит Чакрабарти.

Но поскольку это устройство фильтрует воздух с такой высокой скоростью, оно значительно увеличивает шансы улавливать микроскопические вирусные частицы. «Прелесть этого метода обнаружения в том, что он сверхчувствителен», — говорит Чакабарти. По его словам, основываясь на тестах, проведенных в лаборатории, он, скорее всего, сможет обнаружить вирус, излучаемый даже легко инфицированным человеком в обычной комнате.

А поскольку устройство портативное, Чакрабарти ожидает, что его можно будет использовать везде, где люди хотят немедленно получить информацию о наличии COVID-19, в том числе дома. Создание детектора обошлось его лаборатории в несколько тысяч долларов, но он ожидает, что при массовом производстве стоимость значительно снизится. Одна компания по обнаружению заболеваний, Y2X Life Sciences, базирующаяся в Нью-Йорке, надеется получить лицензию на эту технологию от университета, чтобы делать именно это.