Uporaba pametnega telefona za odkrivanje zelo nalezljivega virusa
Nova naprava uporablja pametni telefon in papirni mikrofluidni čip za zaznavanje izredno nizkih ravni norovirusa.
Norovirus je zelo kužen virus, odgovoren za približno 19–21 milijona primerov akutnega gastroenteritisa na leto v ZDA.
Dejansko je norovirus v ZDA "glavni vzrok bolezni, ki se prenaša s hrano"
Norovirus je odgovoren tudi za do 1,9 milijona obiskov bolnišnic in še 400.000 obiskov oddelka za nujne primere. To ZDA stane približno 2 milijardi dolarjev zdravstvenih stroškov in izgube produktivnosti dela.
Virus je lahko nalezljiv pri zelo nizkih ravneh, saj je le 10 delcev virusa dovolj, da povzroči okužbo.
Tako so se raziskovalci z Univerze v Arizoni (UA) v Tucsonu lotili ustvariti učinkovit način za odkrivanje tudi najmanjših ravni virusa.
Trije raziskovalci so sodelovali pri projektu: Jeong-Yeol Yoon z Oddelka za biomedicinsko tehniko na UA; Soo Chung, doktorska raziskovalka v Yoonovem laboratoriju; in Kelly A. Reynolds, predsednica oddelka za skupnost, okolje in politiko na Visoki šoli za javno zdravje Mel & Enid Zuckerman na UA.
Yoon je raziskavo predstavil na nacionalnem srečanju in razstavi American Chemical Society Fall 2019 v San Diegu v Kaliforniji, članek pa je zdaj objavljen v reviji ACS Omega.
Kako deluje poceni in hitra naprava
Virus se lahko zelo hitro širi skozi vodo. Obstoječe naprave za odkrivanje norovirusa zahtevajo laboratorij in vrsto mikroskopov, laserjev in dragih spektrometrov. To so instrumenti, ki merijo vrste sevanja in valovno dolžino.
Z novo metodo so raziskovalci uporabili preproste materiale, vključno s papirjem in pametnim telefonom. Chung razloži, kako je mogoče, da se papir preoblikuje v mikrofluidne čipe.
"Papirna podloga je zelo poceni in enostavna za shranjevanje, te čipe pa lahko enostavno izdelamo," pravi. "Vlaknasta struktura papirja omogoča tudi tekoč spontani pretok brez uporabe črpalnih sistemov, ki jih običajno potrebujejo drugi čipi, na primer silicijevi čipi."
Znanstveniki običajno s pomočjo spektrometrijske analize merijo, kako se svetloba odbije v vzorcu. Nehomogeni (porozni) vidik papirja pa skupaj z optično motnostjo lahko povzroči "razprševanje in odsev ozadja".
Da bi odpravili to oviro, so raziskovalci razvili metodo, pri kateri so šteli fluorescentne kroglice, namesto da bi merili jakost svetlobe.
Metoda sestoji iz dodajanja vode na en konec papirnatega mikrofluidnega čipa in kroglic iz fluorescentnega polistirena na drugega.
Vsaka od teh drobnih kroglic je pritrjena na protitelo, ki se bori proti virusu. Če je v vodi prisoten norovirus, ga napade več protiteles, ki se pritrdijo na delce virusa in ustvarijo fluorescentno grudo.
"Delci norovirusa so premajhni, da bi jih lahko posneli mikroskop pametnega telefona, prav tako protitelesa," pojasnjuje Yoon. "Ko pa imate dve ali tri ali več teh kroglic združenih, to pomeni, da je tam norovirus, zaradi česar se kroglice kopičijo."
Kopice kroglic so dovolj velike, da jih pametni telefon pobere in fotografira. Raziskovalci so ustvarili tudi aplikacijo za pametni telefon, ki šteje delce norovirusa v vzorcu.
"Za upravljanje naprave ni treba biti znanstvenik ali inženir," pravi Yoon. "Aplikacija za pametni telefon bo samodejno opravila analizo, zato vas mora skrbeti samo nalaganje vzorca vode na čip."
Naprava je tudi poceni, saj najdražja komponenta stane manj kot 50 dolarjev.
"Napredek pri hitrem spremljanju človeških virusov v vodi je ključnega pomena za varovanje javnega zdravja," pravi Reynolds.
"Ta hitra, poceni tehnologija spremljanja kakovosti vode bi lahko bila preoblikovalno orodje za zmanjšanje tako lokalnih kot globalnih bremen bolezni."
Kelly A. Reynolds
