12:47 2022-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Test rapid nou, mai bun pentru coronavirus
_ Test rapid de coronavirus nou, mai bun
Cercetătorii de la Institutul Paul Scherrer PSI și de la Universitatea din Basel au dezvoltat un test rapid pentru COVID-19. Noul său principiu funcțional promite rezultate fiabile și cuantificabile cu privire la boala COVID-19 a pacientului și cursul acesteia, precum și dovezi privind alte boli și variante de COVID care pot fi prezente. Cu toate acestea, înainte de a putea fi utilizat pe scară largă, trebuie să fie supus unor teste și optimizari suplimentare. Cercetătorii raportează despre dezvoltarea lor în jurnalul ACS Applied Nanomaterials.
Un deficiență majoră a testelor rapide de antigen - așa cum a demonstrat un studiu recent al unui grup de cercetare condus de Heinrich Scheiblauer de la Institutul German Paul Ehrlich - este lipsa lor de fiabilitate. Din cele 122 de truse de testare de la diferiți producători care au fost testate pentru studiu, o cincime a eșuat și nici măcar nu au îndeplinit cerința minimă de a identifica 75% dintre subiecții de testare care poartă o încărcătură virală mare ca fiind pozitivi pentru coronavirus. Un alt dezavantaj: testele spun doar dacă subiectul are infecția sau nu. Ele nu oferă nicio perspectivă asupra cursului infecției sau a reacției imune a subiecților de testat.
Acum, un nou test dezvoltat la PSI — care, spre deosebire de testele cu antigen, nu detectează direct componentele virusului. , ci mai degrabă anticorpii pe care sistemul imunitar îi produce ca răspuns la infecție – promit să aducă o putere de predicție substanțial mai mare testării rapide. Este la fel de ieftin, rapid și ușor de utilizat și poate fi folosit și pentru a identifica simultan o varietate de agenți patogeni, cum ar fi cei responsabili de gripă. „Astfel, oferă, de asemenea, mai multe date decât testele rapide anterioare de anticorpi care sunt utilizate pentru a determina dacă cineva a avut deja o infecție cu coronavirus”, spune Yasin Ekinci, șeful Laboratorului pentru Nanoștiință și Tehnologii cu raze X la PSI, care a fost responsabil pentru proiectul de dezvoltare a noului test.
Piedul central al testului este o mică placă dreptunghiulară din plexiglas obișnuit, similară unei lame de microscop. Este format dintr-un strat inferior care are o grosime de un milimetru și un strat superior cu o grosime de 0,2 milimetri. Cercetătorii au modelat un relief în partea inferioară folosind litografie cu fascicul de electroni - un proces extrem de precis pentru măcinarea materialelor solide utilizate, de exemplu, în fabricarea cipurilor de computer. Odată ce șablonul principal a fost produs în acest fel, cercetătorii au combinat acest lucru cu așa-numita litografie cu nanoprint, care accelerează semnificativ procesul de fabricație și îi reduce costul.
Microstructură multifuncțională
Cu stratul mai subțire de plexiglas ca acoperire, placa are acum trei canale paralele prin care un fluid poate curge de la un capăt la altul. Fiecare dintre acestea are 300 de micrometri (0,3 milimetri) lățime și 3,4 micrometri înălțime la intrare. La ieșire, canalele sunt de cinci ori mai largi, dar înălțime de doar un micrometru. De-a lungul unei întinderi între ele, canalul se îngustează la doar câțiva micrometri lățime și, la un moment dat, are doar 0,8 micrometri înălțime – de aproximativ 100 de ori mai subțire decât părul uman.
„Această structură specială a canalului servește mai multor scopuri. imediat”, spune Thomas Mortelmans, doctorand la Institutul Elvețian de Nanoștiință al Universității din Basel și primul autor al studiului. Mortelmans și-a efectuat cercetările la Laboratorul PSI pentru nanoștiință și tehnologii cu raze X. În primul rând, asigură un efect capilar puternic, precum acțiunea familiară a țesuturilor conductelor care transportă apa de la rădăcini la coroanele copacilor. Nu este necesară pompa. Forța rezultă din tensiunea interfacială dintre suprafața lichidă și cea solidă. Practic aspiră apa prin pasajele înguste. Exact același lucru se întâmplă cu canalele din plexiglas, doar că în loc de apă, o picătură de sânge curge prin el.
Ceea ce este crucial pentru test este un pasaj în care înălțimea canalului scade de la 3,4 micrometri la 0,8. În ceea ce cercetătorii numesc regiunea de captare, particulele adăugate anterior în sânge se blochează în locații predefinite - în funcție de agenții patogeni prezenți în sânge. Pentru test, explică Mortelmans, un subiect ar merge la un medic sau la un centru de testare. Acolo se ia o picatura de sange cu o intepatura de deget, ca la un test de zahar din sange. Un lichid în care sunt suspendate nanoparticule artificiale speciale este amestecat în sânge. Suprafața lor are aceeași structură ca și notoriile proteine pic ale virusului SARS-CoV-2, la care se acoperează anticorpii umani atunci când luptă împotriva bolii. În plus, se adaugă particule fluorescente mici care se atașează de anticorpii SARS-CoV-2 la oameni.
Aceasta înseamnă că, dacă există anticorpi împotriva SarsCoV-2 în sângele testat, particulele fluorescente se atașează mai întâi. ei înșiși față de ei; împreună se leagă apoi de structurile asemănătoare virusului ale nanoparticulelor semnificativ mai mari și rămân blocate, împreună cu ele, în locurile predefinite corespunzătoare diametrului nanoparticulelor. „Acolo este locul în care canalul are exact 2,8 micrometri înălțime”, spune Mortelmans. Aici se acumulează nanoparticulele, cu anticorpii umani și anexele lor strălucitoare fixate la ei. Dacă placa este plasată sub un microscop cu fluorescență, semnalul luminos este vizibil. Cu cât pacientul a format mai mulți anticorpi, cu atât este mai strălucitor; cu cât semnalul este mai clar, cu atât reacția imună este mai puternică. Acesta este modul în care COVID-19 poate fi diagnosticat clar. „În plus, puteți folosi puterea semnalului pentru a vedea dacă sistemul imunitar reacționează bine și se poate aștepta un curs ușor sau dacă ar putea reacționa excesiv, ceea ce înseamnă că există riscul de complicații”, explică Mortelmans.
Un test rapid cu multe posibilități
Nu există niciun risc ca canalul să fie blocat de alte particule din sânge. Virușii înșiși au o dimensiune de numai aproximativ 0,12 micrometri și curg fără rezistență. Numai celulele roșii din sânge de lângă nanoparticule sunt mai mari decât cea mai îngustă parte a canalului. „La începutul proiectului nostru de dezvoltare, au cauzat de fapt probleme”, spune Mortelmans. „Dar am optimizat canalul, astfel încât acum să se strecoare”. Cercetătorii au profitat de faptul că celulele sunt flexibile și compresibile: „Forța capilară este acum atât de mare încât stoarce celulele sanguine prin fiecare îngustare a canalului.”
Testul se deschide și mai mult. posibilități dincolo de diagnosticarea COVID-19. În plus, nanoparticulele de diferite dimensiuni și cu structuri de suprafață diferite ar putea fi amestecate în sânge pentru a permite testarea simultană pentru alte boli. În studiu, Mortelmans a făcut acest lucru folosind particule a căror suprafață corespunde virusurilor gripale A. În experimente, s-au luminat două puncte din regiunea de captură: unul pentru COVID-19 și unul pentru gripă.
În plus, este posibil să se identifice diferiți anticorpi pe care sistemul imunitar îi produce în diferite stadii de boala. De exemplu, s-ar putea folosi particule fluorescente verzi care se atașează doar la anticorpii care apar în faza incipientă a infecției și particule fluorescente roșii pentru anticorpii care sunt produși de sistemul imunitar în stadiile ulterioare. „Testul poate fi extins în multe feluri”, spune Mortelmans. „Am putea, de exemplu, să testăm zece boli diferite simultan fără probleme și să folosim și patru culori”. Desigur, și numărul de canale ar putea fi crescut pentru a testa și mai multe variante. În principiu, al doilea și al treilea canal sunt acolo doar pentru a confirma rezultatul primului. Cu toate acestea, acestea ar putea fi utilizate și pentru a efectua diferite teste. „În principiu, avem aici un sistem similar cu Lego, în care poți combina diferite componente”, spune managerul de proiect Yasin Ekinci.
Cercetătorii și-au început munca la noul test la scurt timp după debutul pandemiei de coronavirus. „Lucram la un test de diagnosticare pentru Parkinson în acel moment”, spune Ekinci. „Când pandemia a luat stăpânire, ne-am întrebat cum am putea noi, ca institut de cercetare, să contribuim la depășirea ei”. Cu toate acestea, dezvoltarea a durat mai mult pentru că testul este atât de nou, pentru că se știa puțin despre virus la început și pentru că probele de pacienți au fost, de asemenea, greu de obținut.
Pentru studiu, dispozitivul a fost testat cu 29 de probe de sânge - dintre care 19 proveneau de la persoane infectate și 10 de la persoane neinfectate. Cu excepția unui caz fals negativ, testul a fost întotdeauna corect. Și acest lucru a fost identificat în timpul testului de urmărire. „Desigur că trebuie să facem mult mai multe teste pentru a face o declarație solidă cu privire la fiabilitate și mai există încă mult loc de îmbunătățire. Dar este foarte promițător”, spune Ekinci.
În plus, testul ar trebui să devină și mai ușor de efectuat. „Lucrăm să facem la fel de ușor să faci cu saliva în loc de sânge”, raportează Mortelmans. „Vrem, de asemenea, să putem folosi o cameră a telefonului mobil în loc de un microscop pentru a citi semnalele. Dispozitivele moderne sunt acum capabile să facă acest lucru”. Un astfel de test durează în prezent între 10 și 30 de minute. Dar se poate face și în două minute; este în prezent optimizat în acest scop. „Viziunea noastră este o tehnologie”, spune Ekinci, „cu care putem diagnostica simultan mai multe boli și variante de COVID și gripă în mod fiabil, rapid și ieftin prin intermediul telefonului mobil. Noul nostru concept este capabil să transforme acest lucru în realitate.”
Comentarii:
Adauga Comentariu