Folosirea unui smartphone pentru a detecta un virus extrem de contagios
Un dispozitiv nou utilizează un smartphone și un cip microfluidic de hârtie pentru a detecta niveluri extrem de scăzute de norovirus.
Norovirusul este un virus foarte contagios, responsabil pentru aproximativ 19-21 milioane de cazuri anuale de gastroenterită acută în Statele Unite.
De fapt, norovirusul este „principala cauză a bolilor de origine alimentară” în S.U.A.
Norovirusul este, de asemenea, responsabil pentru până la 1,9 milioane de vizite la spital și alte 400.000 de vizite la secția de urgență. Acest lucru costă SUA în jur de 2 miliarde de dolari în cheltuieli cu asistența medicală și pierderea productivității locurilor de muncă.
Virusul poate fi contagios la niveluri foarte scăzute, doar 10 particule de virus fiind suficiente pentru a provoca o infecție.
Așadar, cercetătorii de la Universitatea din Arizona (UA) din Tucson și-au propus să creeze o modalitate eficientă de a detecta chiar și cele mai mici niveluri ale virusului.
Trei cercetători au condus împreună proiectul: Jeong-Yeol Yoon, de la Departamentul de Inginerie Biomedică de la UA; Soo Chung, cercetător doctor în laboratorul Yoon; și Kelly A. Reynolds, președintele Departamentului Comunității, Mediului și Politicii din cadrul Colegiului de Sănătate Publică Mel & Enid Zuckerman de la UA.
Yoon a prezentat cercetarea la American Chemical Society toamna anului 2019 întâlnire și expoziție națională din San Diego, CA, iar lucrarea apare acum în jurnal ACS Omega.
Cum funcționează dispozitivul ieftin și rapid
Virusul se poate răspândi foarte repede prin apă. Dispozitivele existente pentru detectarea norovirusului necesită un laborator și o gamă de microscopuri, lasere și spectrometre costisitoare. Acestea sunt instrumente care măsoară tipurile de radiații și lungimea de undă.
Cu noua metodă, cercetătorii au folosit materiale simple, inclusiv hârtie și un smartphone. Chung explică modul în care este posibil ca hârtia să se transforme în așchii microfluidice.
„Substratul de hârtie este foarte ieftin și ușor de depozitat și putem fabrica aceste cipuri cu ușurință”, spune el. „Structura fibroasă a hârtiei permite, de asemenea, lichidului să curgă spontan, fără a utiliza sistemele de pompare, care necesită de obicei alte cipuri, cum ar fi cipurile de siliciu.”
De obicei, oamenii de știință măsoară modul în care lumina se reflectă într-o probă folosind analiza spectrometriei. Cu toate acestea, aspectul neomogen (poros) al hârtiei, împreună cu opacitatea sa optică, pot genera „împrăștiere și reflexie de fundal”.
Pentru a depăși acest obstacol, cercetătorii au dezvoltat o metodă în care au numărat mărgele fluorescente în loc să măsoare intensitatea luminii.
Metoda constă în adăugarea de apă la un capăt al unui cip microfluidic de hârtie și margele din polistiren fluorescent la celălalt capăt.
Fiecare dintre aceste mărgele mici este atașată la un anticorp care luptă împotriva virusului. Dacă norovirusul este prezent în apă, mai mulți anticorpi continuă să-l atace, atașându-se de particula virusului și creând o aglomerare fluorescentă.
„Particulele de Norovirus sunt prea mici pentru a fi imaginate cu un microscop pentru smartphone, la fel și anticorpii”, explică Yoon. „Dar când aveți două sau trei sau mai multe dintre aceste mărgele unite, asta indică faptul că norovirusul este acolo, determinând aglomerarea mărgelelor”.
Bulele de mărgele sunt suficient de mari pentru ca un smartphone să le ridice și să le fotografieze. Cercetătorii au creat, de asemenea, o aplicație pentru smartphone care numără particulele de norovirus din eșantion.
„Nu trebuie să fii un om de știință sau un inginer pentru a rula dispozitivul”, spune Yoon. „Analiza se va face automat de aplicația pentru smartphone, deci tot ce trebuie să vă faceți griji este să încărcați o probă de apă pe cip.”
Dispozitivul este, de asemenea, ieftin, cea mai scumpă componentă costând mai puțin de 50 USD.
„Progresele în monitorizarea rapidă a virusurilor umane în apă sunt esențiale pentru protejarea sănătății publice”, spune Reynolds.
„Această tehnologie rapidă, de monitorizare a calității apei, cu un cost redus, ar putea fi un instrument de transformare pentru reducerea poverilor de boală atât locale, cât și globale.”
Kelly A. Reynolds
