Исследователи разработали прототип устройства, которое способно обнаруживать COVID-19 в выдыхаемом воздухе. Прибор работает по принципу алкотестера.
Немногие из тех, кто проходил тестирование на коронавирус, могут назвать приятным процесс забора материала. Процедура подразумевает под собой проталкивание глубоко в нос длинного тампона, который в итоге достигает носоглотки. Затем собранный материал анализируется на наличие РНК вируса SARS-CoV-2 с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией. Данный метод является золотым стандартом диагностики новой коронавирусной инфекции. При этом процедура исследования достаточно трудоемка, а получение результата может занять от 5-6 часов до несколько дней. Системе здравоохранения необходимы быстрые, недорогие и простые в использовании тесты, чтобы увеличить охват тестирования и снизить вероятность передачи вируса за счет быстрого выявления носителей.
Ученые решили попробовать разработать датчик на основе наноматериалов, который мог бы обнаруживать COVID-19 в выдыхаемом воздухе, как алкотестер выявляет алкоголь. Оптимизма разработчикам придавали данные предыдущих исследований, которые показали, что вирусы и инфицированные ими клетки выделяют летучие органические соединения (ЛОС), которые могут попадать в выдыхаемый воздух.
Исследователи создали массив наночастиц золота, связанных с молекулами, чувствительными к различным ЛОС. Когда ЛОС взаимодействуют с молекулами на поверхности наночастицы, электрическое сопротивление материала изменяется и это изменение можно измерить. Для разных веществ характерно разное изменение сопротивления.
Разработчики научили датчик распознавать пациентов с COVID-19 с помощью машинного обучения. Для этого они сравнили характер сигналов электрического сопротивления, полученных в результате анализа выдыхаемого воздуха 49 пациентов с подтвержденным COVID-19, 58 здоровых людей и 33 пациентов с легочной инфекцией без коронавируса. Каждый участник исследования всего лишь подул в устройство с расстояния 1-2 см в течение пары секунд. В тестовом испытании устройство показало точность 76% в отделении пациентов с COVID-19 от здоровых пациентов и точность 95% в различении случаев COVID-19 и прочих легочных инфекций. Датчик также может с точностью 88% отличить друг от друга больных и выздоровевших пациентов с COVID-19.
Хотя устройство необходимо проверить на большем количестве пациентов, оно может быть полезно для скрининга населения, чтобы определить, какие именно люди нуждаются в дальнейшем тестировании классическим методом. Такой подход может снизить количество проводимых ПЦР-тестов, при этом повысить эффективность контроля за инфекцией.
