Išmaniojo telefono naudojimas labai užkrečiamam virusui aptikti
Naujas prietaisas naudoja išmanųjį telefoną ir popierinę mikrofluidinę mikroschemą itin žemam noroviruso kiekiui aptikti.
Norovirusas yra labai užkrečiamas virusas, sukeliantis maždaug 19–21 milijoną ūmaus gastroenterito atvejų per metus JAV.
Tiesą sakant, norovirusas yra „pagrindinė maistinių ligų priežastis“ JAV.
Norovirusas taip pat yra atsakingas už iki 1,9 milijono apsilankymų ligoninėje ir dar apie 400 000 apsilankymų greitosios pagalbos skyriuje. JAV tai kainuoja apie 2 milijardus dolerių sveikatos priežiūros išlaidų ir darbo našumo praradimą.
Virusas gali būti užkrečiamas labai mažai, o infekcijai sukelti pakanka tik 10 viruso dalelių.
Taigi, mokslininkai iš Arizonos universiteto (UA) Tuksone nusprendė sukurti efektyvų būdą aptikti net mažiausią viruso lygį.
Trys tyrėjai vadovavo projektui: Jeong-Yeol Yoon, iš UA Biomedicininės inžinerijos katedros; Soo Chungas, Yoono laboratorijos mokslų daktaras; ir Kelly A. Reynolds, Bendruomenės, aplinkos ir politikos departamento pirmininkė UA Melo ir Enido Zuckermano visuomenės sveikatos koledže.
Yoon pristatė tyrimą Amerikos chemijos draugijos 2019 m. Rudens nacionaliniame susirinkime ir parodoje San Diege, Kalifornijoje, o dabar šis straipsnis rodomas žurnale ACS Omega.
Kaip veikia pigus ir greitas prietaisas
Virusas gali labai greitai išplisti per vandenį. Esamiems noroviruso nustatymo prietaisams reikalinga laboratorija ir daugybė mikroskopų, lazerių ir brangių spektrometrų. Tai prietaisai, matuojantys radiacijos rūšis ir bangos ilgį.
Naudodami naują metodą, mokslininkai naudojo paprastas medžiagas, įskaitant popierių ir išmanųjį telefoną. Chungas paaiškina, kaip popierius gali virsti mikrofluidinėmis mikroschemomis.
"Popieriaus substratas yra labai pigus ir lengvai laikomas, ir mes galime lengvai pagaminti šias drožles", - sako jis. „Pluoštinė popieriaus struktūra taip pat leidžia skysčiui tekėti savaime nenaudojant siurbimo sistemų, paprastai reikia kitų lustų, pavyzdžiui, silicio drožlių.“
Paprastai mokslininkai matuoja šviesos atspindį mėginyje, naudodami spektrometrijos analizę. Tačiau nevienalytis (porėtas) popieriaus aspektas kartu su jo optiniu neskaidrumu gali sukelti „fono sklaidą ir atspindį“.
Norėdami įveikti šią kliūtį, mokslininkai sukūrė metodą, pagal kurį jie skaičiavo fluorescuojančias granules, užuot matavę šviesos intensyvumą.
Metodas susideda iš vandens įpilimo į vieną popieriaus mikrofluidinės mikroschemos galą ir iš fluorescuojančio polistirolo pagamintų granulių į kitą galą.
Kiekvienas iš šių mažyčių karoliukų yra pritvirtintas prie antikūno, kuris kovoja su virusu. Jei vandenyje yra noroviruso, keli antikūnai jį puola, prisitvirtindami prie viruso dalelės ir sukurdami fluorescencinį gumulą.
"Noroviruso dalelės yra per mažos, kad jas būtų galima vaizduoti išmaniojo telefono mikroskopu, taip pat ir antikūnai", - paaiškina Yoonas. "Bet kai jūs turite du, tris ar daugiau šių karoliukų sujungti, tai rodo, kad norovirusas yra, todėl karoliukai kaupiasi."
Karoliukų grumstai yra pakankamai dideli, kad išmanusis telefonas juos paimtų ir nufotografuotų. Tyrėjai taip pat sukūrė išmaniųjų telefonų programą, kuri skaičiuoja noroviruso daleles mėginyje.
"Norint paleisti įrenginį, nereikia būti mokslininku ar inžinieriumi", - sako Yoonas. „Analizę automatiškai atliks išmaniųjų telefonų programa, todėl jums tereikia nerimauti dėl vandens mėginio įkėlimo į lustą.“
Įrenginys taip pat yra pigus, o jo brangiausias komponentas kainuoja mažiau nei 50 USD.
„Greitai stebint žmogaus virusų vandenyje pažangą būtina apsaugoti visuomenės sveikatą“, - sako Reynoldsas.
„Ši greita, nebrangi vandens kokybės stebėjimo technologija gali būti transformacinė priemonė mažinant tiek vietinę, tiek pasaulinę ligų naštą“.
Kelly A. Reynolds
