Если вы когда-нибудь задумывались о том, что было бы здорово зайти в комнату и узнать, не витает ли там вирус, вызывающий COVID-19, то у ученых есть для вас устройство. Исследователи создали аппарат размером чуть больше тостера, способный за считанные минуты обнаружить находящийся в воздухе коронавирус SARS-CoV-2.
Всего за пять минут можно обнаружить от 7 до 35 вирусных частиц на литр воздуха, сообщают исследователи 10 июля в журнале Nature Communications. По словам Раджана Чакрабарти, специалиста по взвешенным частицам из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, это примерно такая же чувствительность, как у ПЦР-тестов носовых мазков. По его словам, его команда «работала беспрерывно» над созданием детектора в течение трех лет.
Одной из основных проблем при отборе проб на вирусы, переносимые по воздуху, является сбор достаточного количества воздуха для концентрации вирусных частиц до обнаруживаемого уровня. Предыдущие модели обрабатывали от 2 до 8 литров воздуха в минуту. Данный детектор обрабатывает 1 000 литров воздуха в минуту.
Для улавливания вирусов «мы создаем искусственную центрифугу внутри прибора, — говорит Чакрабарти, — за счет высокой скорости вращения жидкости».
Вирусы собираются на стенках этой камеры и концентрируются для анализа. Вирусы, не попавшие в жидкость, отфильтровываются из воздуха с помощью HEPA-фильтра, прикрепленного к прибору. Через пять минут после сбора жидкость подается на биосенсор.
Биосенсор состоит из электрода, прикрепленного к нанотелу ламы — специализированному белку иммунной системы, вырабатываемому ламами и их родственниками, который борется с инфекциями примерно так же, как антитела, но он меньше и, возможно, сильнее, чем человеческие антитела. Нанотело захватывает любой проходящий коронавирус своим шиповидным белком. Электричество, проходящее через нанотело и шиповидный белок, заставляет аминокислоты тирозина в шиповидном белке окисляться, или терять электроны. Другое устройство, прикрепленное к электроду, фиксирует это окисление в виде изменения напряжения, сигнализируя о наличии в воздухе вируса SARS-CoV-2.
В основе биосенсора лежит детектор фрагментов белка амилоид-бета, образующих бляшки при болезни Альцгеймера, разработанный коллегами Чакрабарти — Карлой Юэде и Джоном Чиррито.
Для проверки детектора исследователи поместили прибор в квартиры двух людей, зараженных вирусом COVID-19.
«Прибор обнаруживал даже малейшие остатки вируса, выделяемого пациентами», — говорит Чакрабарти.
В воздухе, взятом из пустого, хорошо проветриваемого конференц-зала, не было обнаружено никаких признаков вируса.
«Они доказали, что это работает. Прибор способен обнаружить вирус при низкой его концентрации в воздухе», — говорит Линси Марр, ученый из Вирджинского технологического института в Блэксбурге, исследующий распространение вирусов.
Остается преодолеть некоторые трудности. Например, устройство работает примерно так же шумно, как пылесос. По словам Марра, это, вероятно, слишком громко для постоянного использования в классе или офисе, но может быть терпимо, если устройство будет работать в течение 10 минут.
По словам Чакрабарти, стоимость изготовления таких детекторов в исследовательской лаборатории составляет от 1400 до 1900 долларов. По словам Марра, коммерческие версии могут оказаться слишком дорогими для домашнего использования, но их можно применять в больницах, аэропортах и других общественных местах для выявления наличия вируса. По мнению Марра и Чакрабарти, эти устройства могут быть подключены к системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которые в случае обнаружения вируса могут усилить вентиляцию и фильтрацию.
В будущем Чакрабарти надеется создать нанотела ламы, способные обнаруживать и другие респираторные вирусы, такие как вирус гриппа или респираторно-синцитиальный вирус.
Нет комментариев