Nowy czujnik w 5 minut wykrywa w powietrzu groźne wirusy

Dzięki połączeniu najnowszych technik analiz aerozoli oraz ekstremalnie czułych biosensorów, naukowcy z Washington University in St. Louis opracowali czujnik, który w 5 minut wykrywa w powietrzu wirusa Covid-19 i określa jego wariant. Urządzenie jest przy tym niedrogie, więc mogłoby być masowo wprowadzane do szpitali, przychodni i innych miejsc użyteczności publicznej.

"Obecnie nie mamy żadnych informacji na temat wirusologicznego bezpieczeństwa danego pomieszczenia. Jeśli ktoś znajduje się w pomieszczeniu ze stoma osobami, nie chce dowiadywać się pięć dni później, czy może być chory, czy nie. Ideą tego urządzenia jest to, że dzięki niemu można w zasadzie w czasie rzeczywistym - co 5 minut dowiedzieć się, czy w pomieszczeniu obecny jest aktywny wirus" - mówi prof. John Cirrito, autor wynalazku opisanego w periodyku "Nature Communications".

Badacz i jego zespół wcześniej opracowali biosensor, który wykrywa beta-amyloid - substancję, która towarzyszy chorobie Alzheimera. Okazało się, że podmieniając zastosowane w czujniku przeciwciało można go zmienić tak, aby reagował na SARS-CoV2. Zastosowane teraz nano-ciało reaguje na białko kolca wirusa.

"Wykorzystane przez nas podejście elektrochemiczne oparte na nano-ciałach jest szybsze w wykrywaniu wirusa, ponieważ nie wymaga reagentów, ani złożonych etapów analizy" - podkreśla prof. Carla Yuede, współautorka urządzenia.

Jedno z największych wyzwań wynikało z tego, że zwykle stężenie wirusa w powietrzu jest bardzo niskie (choć nadal może on zarażać). Aby poradzić sobie z tą przeszkodą, badacze wykorzystali tzw. technikę mokrego cyklonu, w której powietrze z dużą prędkością wpada do wirówki, gdzie jest mieszane ze specjalnym płynem wychwytującym wirusa. Potem płyn jest transportowany do czujnika z nano-ciałem.

"Wysoka skuteczność odzyskiwania wirusa przy użyciu mokrego cyklonu wynika z niezwykle wysokiej przepustowości tej metody. Pozwala to na pobranie większej objętości powietrza w ciągu 5-minutowego okresu - w porównaniu do dostępnych komercyjnie próbników" - wyjaśnia jeden z badaczy, prof. Rajan Chakrabarty.

Przy ok. 30 cm średnicy i podobnej wysokości urządzenie przefiltrowuje 1000 litrów powietrza na minutę. Skuteczność detektora wykazaną w testach laboratoryjnych naukowcy potwierdzili już w mieszkaniach dwóch pacjentów z Covid-19.

"Zaczęliśmy od SARS-CoV-2, ale planujemy również badanie obecności wirusów grypy, RSV, rinowirusów i innych głównych patogenów, które zarażają ludzi. W szpitalu takie urządzenie mogłoby być używane także do pomiaru obecności paciorkowców czy gronkowców, które powodują różnego rodzaju powikłania u pacjentów. Może ono mieć ogromny wpływ na zdrowie ludzi" - mówi prof. Cirrito.

Teraz badacze pracują nad komercjalizacją wynalazku.

Więcej informacji w artykule źródłowym (https://www.nature.com/articles/s41467-023-39419-z).