Детектор обладает примерно такой же чувствительностью, как и ПЦР-тест, но работает быстрее.
Если вы когда-нибудь задумывались о том, что было бы здорово зайти в комнату и узнать, не витает ли там вирус, вызывающий COVID-19, то у ученых есть для вас устройство. Исследователи создали аппарат размером чуть больше тостера, способный за считанные минуты обнаружить переносимый по воздуху коронавирус SARS-CoV-2.
Всего за пять минут можно обнаружить от 7 до 35 вирусных частиц на литр воздуха, сообщили исследователи в журнале Nature Communications. По словам Раджана Чакрабарти, ученого-аэрозольщика из Вашингтонского университета, это примерно такая же чувствительность, как у ПЦР-теста носовых мазков. По его словам, его команда работала над созданием детектора "без перерыва" в течение трех лет.
Одной из основных проблем при отборе проб на вирусы является забор достаточного количества воздуха для концентрирования вирусных частиц до обнаруживаемого уровня. Предыдущие эксперименты позволяли всасывать от 2 до 8 кубических метров воздуха в минуту. Данный детектор способен всасывать 1 000 куб. м воздуха в минуту.
Для улавливания вирусов "мы создаем искусственный циклон внутри пробоотборника", - поясняет Чакрабарти, - за счет высокоскоростного завихрения жидкости. Вирусы улавливаются на внешней поверхности этого "циклона" и концентрируются для анализа. Вирусы, не попавшие в жидкость, отфильтровываются из воздуха с помощью HEPA-фильтра, установленного на приборе. Через пять минут после сбора жидкость откачивается.
Биосенсор состоит из электродов, зафиксированных на наноантителах из сыворотки ламы - специализированных белках иммунной системы, производимых ламами, которые борются с инфекциями более эффективно, чем человеческие антитела. Наноантитела захватывают любой проходящий коронавирус и электрический разряд, проходящий через наноантитела, заставляет аминокислоту тирозин в белке шипа коронавируса окисляться, или терять электроны. Другое устройство, прикрепленное к электроду, фиксирует это окисление как изменение напряжения, сигнализируя о наличии в воздухе вируса SARS-CoV-2. В основе биосенсора лежит детектор фрагментов белка амилоид-бета, образующих бляшки при болезни Альцгеймера.
Для проверки детектора исследователи провели тестирование прибора в квартирах двух людей, инфицированных COVID-19. "Прибор обнаруживал даже следовые количества вируса, выделяемого пациентами", - рассказывает Чакрабарти. "Мы продемонстрировали, что это работает. "Прибор способен обнаружить вирус на таком уровне, который мог бы нас насторожить", - отмечает Линси Марр, специалист по аэрозолям из Вирджинского технологического института, изучающая распространение вирусов. Она не принимала участия в исследовании, но тоже работает над созданием детектора.
Остается преодолеть некоторые трудности. Например, устройство шумит примерно так же, как пылесос или звонящий телефон. По словам Марра, это, вероятно, слишком громко для постоянного использования в аудитории или офисе, но может быть терпимо, если устройство будет работать в течение 10 минут. По словам Чакрабарти, стоимость изготовления таких детекторов в исследовательской лаборатории составляет от 1400 до 1900 долларов США. Коммерческие версии могут оказаться слишком дорогими для домашнего использования, но их можно применять в медицинских учреждениях, аэропортах и других общественных местах для обследования на наличие вируса. Эти устройства могут быть подключены к системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которые в случае обнаружения вируса могут усилить вентиляцию и фильтрацию.
В будущем Чакрабарти надеется создать наноантитела, способные обнаруживать и другие респираторные вирусы, такие как вирус гриппа или респираторно-синцитиальный вирус.
Источник: Science News, 16 July 2023