Szybki, czuły wykrywacz wirusów

Naukowcy z Uniwersytetu Twente w Holandii opracowali ultraczuły czujnik, który może być potencjalnie używany w urządzeniu ręcznym do wykrywania w ciągu kilku minut różnych wirusów i pomiaru ich stężenia. Czujnik może być używany do szybkiego prześwietlania osób w szpitalach i przychodniach ratunkowych w celu kontrolowania wybuchów chorób, takich jak SARS i ptasia grypa. Wystarczy niewielka próbka śliny, krwi lub innego płynu ustrojowego.

W nowym czujniku wykrywającym wirusy falowody w podłożu krzemowym dzielą światło na cztery równoległe wiązki. Wiązki tworzą następnie wzór interferencji, który zmienia się, gdy wirusy wiążą się z przeciwciałami umieszczonymi na jednym z kanałów świetlnych. Naukowcy z Uniwersytetu Twente w Holandii stworzyli urządzenie, które w ciągu kilku minut może wykryć niskie stężenie wirusa.

Obecnie dostępne metody wykrywania wirusów są również wrażliwe. Wymagają jednak pracochłonnego przygotowania próbki płynu i dają wyniki dopiero po kilku dniach. Ponieważ choroby wirusowe mogą się szybko rozprzestrzeniać, naukowcy szukają prostszych i szybszych sposobów bezpośredniego wykrywania wirusów. Potrzebujesz narzędzia, na którym nakładasz próbkę [płynu] na miejscu i w ciągu kilku minut mówisz, czy dana osoba ma wirusa SARS, czy nie, mówi Aurel Ymeti , doktor habilitowany w dziedzinie inżynierii biofizycznej i główny projektant czujnika.

Naukowcy współpracują obecnie z holenderską firmą Paradocs Group BV z Tiel w celu opracowania komercyjnego prototypu czujnika, który opisują online w Litery nano papier. Urządzenie wykorzystuje podłoże krzemowe zawierające kanały kierujące światło lasera. Światło wnika do podłoża z jednego końca i jest dzielone na cztery równoległe wiązki. Kiedy te wiązki pojawiają się na drugim końcu, rozchodzą się i nakładają na siebie, tworząc wzór jasnych i ciemnych pasów, znany jako wzór interferencyjny, który naukowcy rejestrują.

Do tej pory naukowcy przetestowali czujnik tylko pod kątem wirusa opryszczki prostej. Na jednym z czterech kanałów prowadzących światło naukowcy przyłączają przeciwciała, które wiążą się z wirusem. Następnie powoli przepływają tym kanałem roztwór soli fizjologicznej wirusa. Gdy drobnoustroje przyczepiają się do przeciwciał, zmienia się wzór interferencji. Im wyższe stężenie, tym bardziej przesuwa się wzór interferencji.

Mierząc zmianę wzorca dla różnych stężeń wirusów, naukowcy ustalili stałą zależność między tymi dwoma czynnikami. Gdy ta zależność jest znana, Ymeti twierdzi, że może oszacować stężenie nowego roztworu wirusa, analizując odpowiedź czujnika przez kilka minut.

Naukowcy są również w stanie wykryć wirusa w ludzkiej surowicy lub osoczu krwi. Jest to zazwyczaj trudniejsze do wykonania niż wykrycie wirusa w roztworze soli, ponieważ surowica zawiera wiele różnych białek, które mogą przyłączać się do przeciwciała i powodować błędy. Do tej pory czujnik wykrywa wirusa tylko wtedy, gdy jego stężenie w surowicy jest wysokie. Aby był użyteczny, ulepszony prototypowy czujnik powinien być w stanie dokładnie mierzyć niskie stężenia w różnych płynach ustrojowych.

Chociaż czujnik działał tylko w przypadku wirusa opryszczki, naukowcy mają nadzieję, że wkrótce zademonstrują go innym wirusom, aby mógł być szeroko stosowany. Aby wykryć wirus SARS, HIV lub ptasiej grypy, naukowcy musieliby dołączyć przeciwciała specyficzne dla tych wirusów w kanale świetlnym. Dołączając różne przeciwciała do różnych kanałów świetlnych, ten sam czujnik może wykrywać wiele chorób.

Wykrywanie różnych wirusów za pomocą tego urządzenia nie powinno być główną przeszkodą, mówi David Gottfried, badacz biosensorów w Georgia Tech Research Institute . Do tej pory nikt nie zademonstrował szybkiego, przenośnego czujnika, który można wykorzystać do wykrywania chorób wirusowych na miejscu. To jedna z pierwszych demonstracji techniki biosensorowej, która może być [praktyczna] dla wirusów i ma czułość wymaganą do wczesnego wykrywania, mówi Gottfried.

Ymeti mówi, że celem jest posiadanie małego urządzenia mikroprzepływowego, które może jednocześnie testować różne choroby. Oczekuje, że taki prototyp będzie gotowy w ciągu najbliższych dwóch lat.

ukryć