Кавомашини Nespresso, які готують еспресо та каву з кавових капсул, можуть бути використані для секретних тестів. Ману Паділла / Shutterstock 

Перехід до домашньої роботи мав проблеми для всіх нас, але коли ваша робота передбачає дослідження біологічних застосувань для нанотехнологій, ці випробування трохи складніші, ніж жонглювання використанням широкосмугового зв'язку в домогосподарстві. Настільки заборонений до роботи в його лабораторії, ви цілком можете сподіватися на дослідження хіміка-органіка Вітторіо Саджомо, від групи біонанотехнологій в Університет Вагенінгена та дослідження в Нідерландах, що зупинилися.

Але Саджомо - творчий, фантазійний тип, і тому він почав гадати, чи не зміг би він використати звичайні побутові прилади для хорошого використання в боротьбі з COVID-19. Більш конкретно, чи міг він створити дешевий, високочутливий домашній тест на вірус? Виявляється, він міг. Зараз його команда розмістила цю ідею на сайті сервер попереднього друку, ChemArxiv. Стаття ще не буде розглянута іншими вченими.

На даний момент є два основних типи тесту на COVID-19: тест ПЛР та тест бічного потоку (LFT). Золотий стандартний ПЛР-тест перевіряє наявність вірусу шляхом виявлення його генетичного матеріалу, відомого як РНК. Але в мазку є зникаюче невелика кількість вірусного матеріалу, тому матеріал повинен бути перетворений в ДНК і посилений, перш ніж його вдасться виявити. І це досягається завдякиполімеразна ланцюгова реакція”, Що означає ПЛР.

Процес включає багаторазову циклічність у діапазоні температур від 50 ° C до 90 ° C. Протягом кожного циклу кількість ДНК подвоюється, тому після 30 циклів понад мільярд копій вірусного матеріалу можна створити лише з одного ланцюга вихідного матеріалу. Потім ампліфікований матеріал виявляють за допомогою флуоресцентних міток, які прикріплюються до вірусних послідовностей ДНК.

Таким чином, ПЛР є високочутливою методикою, але для її виконання потрібні спеціальні матеріали та обладнання. Ось чому тести відправляють у лабораторію, і результат потрібен день-два.

Другим поширеним тестом є тест бічного потоку (LFT). Вони працюють шляхом виявлення фрагментів вірусних білкових оболонок. У смужки LFT вбудовані антитіла, які зв'язуються з вірусом. Ці антитіла позначені крихітними частинками золота, які здаються червоними, що дозволяє побачити їх на тестовому приладі. Мічені антитіла накопичуються на окремих смугах на ЛФТ залежно від того, присутній вірус чи ні.

LFT є швидкими, дешевими та простими у використанні, що робить їх ідеальними для тестування в громаді та будинку. Але вони є ніде не так чутливий як і тести ПЛР - вони дозволять ідентифікувати лише людей з високим рівнем вірусного навантаження. Це означає, що багато заражених людей отримають помилково негативний результат таких тестів.

Тести CoroNaspresso

В ідеалі нам потрібен домашній тест, який так само простий у використанні, як і ЛФТ, але такий чутливий, як тест ПЛР. Відмінним кандидатом є метод, який називається контурне ізотермічне посилення (лампа). Це працює за дуже схожими принципами з ПЛР, створюючи кілька копій вихідного генетичного матеріалу - який ви можете отримати з мазка - але має деякі ключові переваги.

Наприклад, його можна поєднати з зручним “кольоровим зчитуванням”. Коли відбувається реакція Лампа, це спричиняє збільшення кислотності зразка. Це означає, що ви можете додати речовину, яка змінює колір відповідно до значення рН, в реакційну суміш, забезпечуючи візуальну вказівку на позитивний чи негативний результат. Ще однією перевагою є те, що реакції лампи проводяться при фіксованій температурі (близько 65 ° C), замість того, щоб вимагати постійного циклічного руху через діапазон температур.

Тим не менше, Лампа все ще потребує тонкого контролю температури. Системи контролю температури - будь то в ПЛР-машині, ламповому приладі чи побутовій печі - зазвичай досягаються за допомогою електронних термостатів. Однак виготовлення та доставка нових електронних пристроїв, спеціально розроблених для тестів домашніх ламп, є недоцільним (особливо в середині пандемії). Тож Саджомо намагався знайти спосіб обійти це. Він потрапив на речовини, що викликаються матеріали фазової зміни які поглинають енергію (тепло) при їх плавленні і підтримують постійну температуру.

Знайшовши віск, виготовлений з такого матеріалу, який плавився точно при необхідній температурі, Саджомо приступив до побудови пристрою для розміщення лампових реакційних трубок і шматків воску. Потім його потрібно було вставити в якийсь інший матеріал, який можна нагріти. Виявилося, що ідеальне житло дивиться йому в обличчя під час приготування ранкової кави: капсули для кавової машини Nespresso.

Останнім кроком був лише пошук правильного способу нагрівання капсул. Спробувавши посудомийну машину (вона спрацювала, але зразки постійно губилися), мікрохвильову піч (не вдалося, тому що трубки перегрілися і кришки вискочили) і чашки, наповнені гарячою водою (недостатньо контролю за температурою), Саджомо влаштувався на простій каструлі кипіння води на плиті. Отриманий в результаті прилад «CoroNaspresso» під час тестування іншими членами групи з мазками від шести людей правильно визначив три випадки COVID-19 (вони мали інший колір, ніж негативні тести).

Тест для домашнього ковіда. Твіт від @V_Saggiomo

Випробування, включаючи капсули, віск із змінною фазою та флакони, в які можна вставити генетичний матеріал, було б легко виготовити мільйонами. Потім люди могли взяти мазок на генетичний матеріал вдома і нагріти капсули, щоб отримати свої результати. Ці пристрої також дешеві (близько 0.20 євро), прості у виготовленні, прості у використанні та переважно переробляються. Можливо, незабаром ми побачимо тести CoroNespresso у наших будинках, просто не плутайте їх зі своїми звичайними кавовими стручками.

Про автора

Марк Лорч, Професор кафедри природничих наук та хімії, Університет Халла

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_науки