Nutitelefoni kasutamine väga nakkava viiruse tuvastamiseks
Uus seade kasutab nutitelefoni ja paberist mikrofluidikiipi, et tuvastada noroviiruse ülimadalat taset.
Noroviirus on väga nakkav viirus, mis põhjustab umbes 19–21 miljonit ägeda gastroenteriidi juhtumit Ameerika Ühendriikides aastas.
Tegelikult on noroviirus USAs “toidupõletike peamine põhjus”.
Noroviirus vastutab ka kuni 1,9 miljoni haiglaravi ja veel 400 000 erakorralise meditsiini osakonna külastuse eest. See maksab USA-le umbes 2 miljardit dollarit tervishoiukulusid ja töökohtade tootlikkuse kaotust.
Viirus võib olla nakkav väga madalal tasemel, nakkuse tekitamiseks piisab vaid 10 viirusosakesest.
Niisiis võtsid Tucsoni Arizona ülikooli (UA) teadlased ette luua tõhusa viisi isegi kõige väiksema viirusetaseme avastamiseks.
Projekti juhtisid kolm teadlast: Jeong-Yeol Yoon, UA biomeditsiinitehnika osakonnast; Soo Chung, Yooni laboratooriumi doktorant; ja Kelly A. Reynolds, UA Mel & Enid Zuckermani rahvatervise kolledži kogukonna, keskkonna ja poliitika osakonna juhataja.
Yoon tutvustas uuringuid Ameerika Keemia Seltsi 2019. aasta sügisel toimuval rahvuskoosolekul ja ekspositsioonil San Diegos, CA ja paber ilmub nüüd ajakirjas ACS Omega.
Kuidas odav ja kiire seade töötab
Viirus võib vee kaudu levida väga kiiresti. Olemasolevad noroviiruse tuvastamise seadmed vajavad laboratooriumi ning mitmesuguseid mikroskoope, lasereid ja kulukaid spektromeetreid. Need on instrumendid, mis mõõdavad kiirguse liike ja lainepikkust.
Uue meetodi kasutamisel kasutasid teadlased lihtsaid materjale, sealhulgas paberit ja nutitelefoni. Chung selgitab, kuidas on võimalik paberil muunduda mikrofluidikiududeks.
"Pabersubstraat on väga odav ja seda on lihtne hoida ning me saame neid kiipe lihtsalt valmistada," ütleb ta. "Paberi kiuline struktuur võimaldab vedelikul ka spontaanselt voolata, ilma pumpamissüsteeme kasutamata, tavaliselt vajavad muud kiibid, näiteks ränikiibid."
Tavaliselt mõõdavad teadlased spektromeetrilise analüüsi abil valguse peegeldumist proovis. Paberi mittehomogeenne (poorne) aspekt koos optilise läbipaistmatusega võib aga tekitada taustal hajumist ja peegeldust.
Selle takistuse ületamiseks töötasid teadlased välja meetodi, kus nad valguse intensiivsuse mõõtmise asemel loendasid fluorestseeruvaid helmeid.
Meetod seisneb vee lisamises paberi mikrofluidikiibi ühte otsa ja fluorestseeruvast polüstüreenist valmistatud helmeste teise otsa.
Kõik need pisikesed helmed on kinnitatud antikehaga, mis võitleb viirusega. Kui vees on noroviirust, ründavad mitmed antikehad, kinnitades end viirusosakeste külge ja tekitades fluorestseeruva tükikese.
"Noroviiruse osakesed on liiga väikesed, et neid nutitelefoni mikroskoobiga pildistada, ja ka antikehad," selgitab Yoon. "Kuid kui teil on kaks või kolm või enam neist helmestest ühendatud, näitab see, et noroviirus on olemas, põhjustades helmeste liitumist."
Helmekimbud on piisavalt suured, et nutitelefon saaks need kätte võtta ja pildistada. Teadlased lõid ka nutitelefoni rakenduse, mis loendab proovis olevad noroviiruse osakesed.
"Seadme käitamiseks ei pea olema teadlane ega insener," ütleb Yoon. "Analüüsi teeb nutitelefoni rakendus automaatselt, nii et peate muretsema ainult veeproovi laadimise kiibile."
Samuti on seade odav, kõige kallima komponendi maksumus on alla 50 dollari.
"Inimeste viiruste kiire seire edendamine vees on rahvatervise kaitsmiseks hädavajalik," ütleb Reynolds.
"See kiire ja odav veekvaliteedi seire tehnoloogia võib olla ümberkujundav vahend nii kohalike kui ka ülemaailmsete haiguste koormuse vähendamiseks."
Kelly A. Reynolds
