După ce faza de urgenţă a pandemiei Covid-19 s-a încheiat, oamenii de ştiinţă caută modalităţi de supraveghere în timp real a mediilor interioare pentru a detecta virusuri. Combinând progresele recente în tehnologia de eşantionare a aerosolilor şi o tehnică de biosensibilizare ultrasensibilă, cercetători americani de la Universitatea Washington au creat un instrument de monitorizare în timp real care poate detecta oricare dintre variantele virusului SARS-CoV-2 într-o încăpere în aproximativ 5 minute, informează News.ro.
Dispozitivul ieftin ar putea fi utilizat în spitale şi unităţi de îngrijire a sănătăţii, şcoli şi locuri publice pentru a ajuta la detectarea SARS-CoV-2 şi, eventual, pentru a monitoriza alte virusuri respiratorii, cum ar fi gripa şi virusul respirator sinciţial (VRS).
Rezultatele care prezintă tehnica acestui instrument, despre care autorii spun că este cel mai sensibil detector disponibil, au fost publicate luni, în Nature Communications.
„Nu există nimic în acest moment care să ne spună cât de sigură este interiorul unei camere”, a declarat John Cirrito, profesor de neurologie la școala de medicină a universităţii Washiungton.
„Dacă te afli într-o cameră cu 100 de persoane, nu vrei să afli cinci zile mai târziu dacă ai putea fi bolnav sau nu. Ideea cu acest dispozitiv este că poţi şti, practic, în timp real, sau la fiecare 5 minute, dacă există un virus viu”, a precizat specialistul.
Echipa dezvoltase anterior un biosenzor cu microimunoelectrozi (MIE) care detectează beta amiloidul ca biomarker pentru boala Alzheimer şi s-au întrebat dacă acesta ar putea fi convertit într-un detector pentru SARS-CoV-2.
Cercetătorii au apelat la colegi cu experienţă în construirea de instrumente în timp real pentru a măsura toxicitatea aerului.
Pentru a converti biosenzorul de la detectarea beta amiloidului la coronavirus, cercetătorii au schimbat anticorpul care recunoaşte beta amiloidul cu un nanocorp de la animale lama, care recunoaşte proteina spike din virusul SARS-CoV-2.
Nanocorpul este mic, uşor de reprodus şi modificat şi ieftin de realizat, spun cercetătorii.
Abordarea electrochimică bazată pe nanocorpi este mai rapidă în detectarea virusului, deoarece nu are nevoie de un reactiv sau de o mulţime de etape de procesare, spun cercetătorii.
„SARS-CoV-2 se leagă de nanocorpurile de pe suprafaţă şi putem induce oxidarea tirozinelor de pe suprafaţa virusului folosind o tehnică numită voltametrie cu undă pătrată pentru a obţine o măsurare a cantităţii de virus din probă”, au explicat ei.
Oamenii de ştiinţă au integrat biosenzorul într-un prelevator de aer care funcţionează pe baza tehnologiei cu filtru umed ciclonic.
Aerul intră în prelevator la viteze foarte mari şi se amestecă centrifugal cu fluidul care căptuşeşte pereţii prelevatorului pentru a crea un vortex de suprafaţă, captând astfel aerosolii cu virusuri.
Eşantionatorul cu ciclon umed are o pompă automată care colectează fluidul şi îl trimite la biosenzor pentru detectarea nîntreruptă a virusului prin electrochimie.
„Provocarea în privinţa detectoarelor de aerosoli aeropurtaţi este că nivelul de virus din aerul interior este atât de diluat încât se împinge chiar spre limita de detecţie a reacţiei în lanţ a polimerazei (PCR) şi este ca şi cum ai găsi un ac în carul cu fân”, spune Rajan Chakrabarty, care a făcut parte din echipa de cercetători de la facultatea de medicină.
Identificarea ridicată a virusului de către ciclonul umed poate fi atribuită debitului său extrem de ridicat, care îi permite să preleveze un volum mare de aer pe parcursul unei eşantionări de 5 minute, în comparaţie cu prelevatoarele disponibile în comerţ.
Majoritatea prelevatoarelor comerciale de bioaerosoli funcţionează la debite relativ mici, spune Joseph Puthussery, cercetător asociat postdoctoral în laboratorul lui Chakrabarty, în timp ce instrumentul de monitorizare al echipei are un debit de aproximativ 1.000 de litri pe minut, ceea ce îl face unul dintre cele mai mari dispozitive cu cel mai mare debit disponibile.
De asemenea, dispozitivul este compact, cu o lăţime de aproximativ de 30 cm lăţime şi o înălţime de 20 cm, şi se aprinde atunci când este detectat un virus, alertând administratorii să mărească fluxul de aer sau circulaţia în cameră.
Echipa a testat monitorul în apartamentele a doi pacienţi testaţi pozitiv pentru Covid-19.
Rezultatele PCR în timp real ale probelor de aer din dormitoare au fost comparate cu probele de aer colectate dintr-o cameră de control fără virus.
Dispozitivele au detectat ARN-ul virusului în probele de aer din dormitoare, dar nu au detectat niciunul în probele de aer de control.
În experimentele de laborator care au dispersat SARS-CoV-2 într-o incintă de mărimea unei camere obişnuite, ciclonul umed şi biosenzorul au fost capabile să detecteze niveluri variabile de concentraţii de virus în aer după doar câteva minute de prelevare a probelor.
„Începem cu SARS-CoV-2, dar există planuri de a măsura, de asemenea, gripa, VRS, rinovirusul şi alţi agenţi patogeni de top care infectează în mod obişnuit oamenii”, a declarat prof. Cirrito.
Într-un cadru spitalicesc, instrumentul de monitorizare ar putea fi folosit pentru a măsura stafilococul sau streptococul, care provoacă tot felul de complicaţii pentru pacienţi. Acest lucru ar putea avea cu adevărat un impact major asupra sănătăţii oamenilor, au mai spus autorii, care lucrează în prezent la o formulă comercială a instrumentului de monitorizare a calităţii aerului.
