Älypuhelimen käyttäminen erittäin tarttuvan viruksen havaitsemiseksi
Uusi laite käyttää älypuhelinta ja paperimikrofluidisirua erittäin alhaisen noroviruksen havaitsemiseksi.
Norovirus on erittäin tarttuva virus, joka aiheuttaa noin 19–21 miljoonaa vuosittaista akuuttia gastroenteriitti-tapausta Yhdysvalloissa.
Itse asiassa norovirus on "suurin ruokahäiriöiden syy" Yhdysvalloissa.
Norovirus on myös vastuussa jopa 1,9 miljoonasta sairaalakäynnistä ja vielä 400 000 vierailusta päivystykseen. Tämä maksaa Yhdysvalloille noin 2 miljardia dollaria terveydenhuoltomenoja ja työn tuottavuuden menetystä.
Virus voi olla tarttuvaa hyvin matalilla tasoilla, ja vain 10 viruspartikkelia riittää aiheuttamaan infektion.
Joten tutkijat Arizonan yliopistosta (UA) Tucsonista pyrkivät luomaan tehokkaan tavan havaita pienimmätkin virustasot.
Kolme tutkijaa johti projektia: Jeong-Yeol Yoon, UA: n lääketieteellisen tekniikan laitokselta; Soo Chung, tohtoritutkija Yoonin laboratoriossa; ja Kelly A. Reynolds, yhteisö-, ympäristö- ja politiikan osaston puheenjohtaja Mel & Enid Zuckermanin kansanterveystieteellisessä korkeakoulussa UA: ssa.
Yoon esitteli tutkimuksen American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition -tapahtumassa San Diegossa, Kaliforniassa, ja paperi ilmestyy nyt lehdessä ACS Omega.
Kuinka halpa ja nopea laite toimii
Virus voi levitä hyvin nopeasti veden läpi. Olemassa olevat laitteet noroviruksen havaitsemiseksi edellyttävät laboratoriota ja erilaisia mikroskooppeja, lasereita ja kalliita spektrometrejä. Nämä ovat instrumentteja, jotka mittaavat säteilytyyppejä ja aallonpituutta.
Uuden menetelmän avulla tutkijat käyttivät yksinkertaisia materiaaleja, kuten paperia ja älypuhelinta. Chung selittää, kuinka paperilla on mahdollista muuttua mikrofluidiksi siruiksi.
"Paperisubstraatti on erittäin halpaa ja helppo varastoida, ja voimme valmistaa nämä sirut helposti", hän sanoo. "Paperin kuiturakenne antaa myös nesteen virrata spontaanisti ilman pumppujärjestelmiä, joita yleensä tarvitsevat muut sirut, kuten piihake."
Tyypillisesti tutkijat mittaavat valon heijastumista näytteeseen spektrometrianalyysin avulla. Paperin ei-homogeeninen (huokoinen) puoli yhdessä sen optisen opasiteetin kanssa voi kuitenkin tuottaa "taustan sirontaa ja heijastusta".
Tämän esteen voittamiseksi tutkijat kehittivät menetelmän, jossa he laskivat fluoresoivat helmet valon voimakkuuden mittaamisen sijaan.
Menetelmä koostuu veden lisäämisestä mikropohjaisesta paperisirusta ja fluoresoivasta polystyreenistä valmistettujen helmien toiseen päähän.
Jokainen näistä pienistä helmistä on kiinnitetty vasta-aineeseen, joka taistelee virusta vastaan. Jos norovirusta on läsnä vedessä, useat vasta-aineet hyökkäävät sen eteen, kiinnittyen viruspartikkeliin ja luoden fluoresoivan kokkareen.
"Noroviruspartikkelit ovat liian pieniä älypuhelimen mikroskoopilla kuvattavaksi, samoin vasta-aineet", Yoon selittää. "Mutta kun sinulla on kaksi tai kolme tai useampia näistä helmistä liitetty toisiinsa, se osoittaa, että norovirus on siellä, mikä saa helmet muodostumaan."
Helmipalat ovat riittävän suuret, jotta älypuhelin voi noutaa ne ja kuvata niitä. Tutkijat loivat myös älypuhelinsovelluksen, joka laskee noroviruspartikkelit näytteessä.
"Laitteen käyttämiseen ei tarvitse olla tutkija tai insinööri", Yoon sanoo. "Älypuhelinsovellus tekee analyysin automaattisesti, joten sinun tarvitsee vain huolehtia vesinäytteen lataamisesta sirulle."
Laite on myös halpa, ja sen kallein komponentti maksaa alle 50 dollaria.
"Vedessä olevien ihmisvirusten nopean seurannan edistyminen on välttämätöntä kansanterveyden suojelemiseksi", Reynolds sanoo.
"Tämä nopea, edullinen veden laadunvalvontatekniikka voi olla muutostyökalu sekä paikallisten että maailmanlaajuisten tautitaakan vähentämisessä."
Kelly A.Reynolds
