الآن وبعد انتهاء مرحلة الطوارئ لوباء COVID-19 ، يبحث العلماء عن طرق لمراقبة البيئات الداخلية في الوقت الفعلي بحثًا عن الفيروسات، من خلال الجمع بين التطورات الحديثة في تقنية أخذ عينات الهباء الجوي وتقنية الاستشعار البيولوجي فائقة الحساسية، حيث أنشأ الباحثون في جامعة واشنطن في سانت لويس شاشة في الوقت الفعلي يمكنها اكتشاف أي من متغيرات فيروس SARS-CoV-2 في غرفة في حوالي 5 دقائق.
ويمكن استخدام جهاز إثبات المفهوم غير المكلف في المستشفيات ومنشآت الرعاية الصحية والمدارس والأماكن العامة للمساعدة في الكشف عن CoV-2 وربما رصد هباء فيروسات الجهاز التنفسي الأخرى، مثل الإنفلونزا والفيروس المخلوي التنفسي (RSV)، نُشرت نتائج عملهم على الشاشة، والتي يقولون إنها أكثر كاشفات حساسية متوفرة، اليوم (10 يوليو) في مجلة Nature Communications.
يتكون الفريق متعدد التخصصات من الباحثين من كلية ماكلفي للهندسة وكلية الطب من راجان تشاكرابارتي ، أستاذ مساعد التطوير الوظيفي في هارولد دي جولي في هندسة الطاقة والبيئة والكيمياء في هندسة مكيلفي، جوزيف بوتسيري ، باحث مشارك ما بعد الدكتوراه في مختبر تشاكرابارتي ؛ جون سيريتو، أستاذ علم الأعصاب في كلية الطب ؛ وكارلا يودي ، أستاذة الطب النفسي في كلية الطب، وفقاً لموقع scitechdaily.
قال Cirrito، "لا يوجد شيء في الوقت الحالي يخبرنا عن مدى أمان الغرفة، إذا كنت في غرفة بها 100 شخص، فأنت لا تريد أن تعرف بعد خمسة أيام ما إذا كنت مريضًا أم لا، الفكرة من هذا الجهاز هي أنه يمكنك معرفة ما إذا كان هناك فيروس مباشر في الوقت الفعلي، أو كل 5 دقائق ".
كان Cirrito و Yuede قد طورا سابقًا مستشعرًا حيويًا للقطب المناعي الدقيق (MIE) يكتشف أميلويد بيتا كمؤشر حيوي لمرض الزهايمر وتساءل عما إذا كان يمكن تحويله إلى كاشف لـ SARS-CoV-2، لقد تواصلوا مع تشاكرابارتي، الذي شكل فريقًا شمل Puthussery ، الذي كان لديه خبرة في بناء أدوات في الوقت الفعلي لقياس سمية الهواء.
لتحويل جهاز الاستشعار الحيوي من اكتشاف أميلويد بيتا إلى فيروس كورونا، قام الباحثون بتبادل الجسم المضاد الذي يتعرف على أميلويد بيتا لجسم نانوي من اللاما يتعرف على بروتين سبايك من فيروس SARS-CoV-2، ديفيد برودي، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، عضو هيئة تدريس سابق في قسم طب الأعصاب في كلية الطب ومؤلف على الورقة ، طور الجسم النانوي في مختبره في المعاهد الوطنية للصحة (NIH)، وقال الباحثون إن الجسم النانوي صغير وسهل التكاثر والتعديل وغير مكلف.
قال يويدي: "النهج الكهروكيميائي المستند إلى الجسم النانوي أسرع في اكتشاف الفيروس لأنه لا يحتاج إلى كاشف أو الكثير من خطوات المعالجة"، ويرتبط SARS-CoV-2 بالأجسام النانوية الموجودة على السطح، ويمكننا إحداث أكسدة التيروزينات على سطح الفيروس باستخدام تقنية تسمى قياس الفولتميتر المربعة للحصول على قياس كمية الفيروس في العينة.
قام Chakrabarty و Puthussery بدمج جهاز الاستشعار البيولوجي في جهاز أخذ عينات الهواء الذي يعمل على أساس تقنية الإعصار الرطب، حيث يدخل الهواء إلى جهاز أخذ العينات بسرعات عالية جدًا ويختلط بالطرد المركزي مع السائل الذي يبطن جدران جهاز أخذ العينات لإنشاء دوامة سطحية، وبالتالي محاصرة رذاذ الفيروس، يحتوي جهاز أخذ العينات الحلزوني الرطب على مضخة آلية تجمع السائل وترسله إلى جهاز الاستشعار الحيوي للكشف السلس عن الفيروس باستخدام الكيمياء الكهربائية.
اختبر الفريق الشاشة في شقق مريضين مصابين بفيروس COVID، تمت مقارنة نتائج PCR في الوقت الفعلي لعينات الهواء من غرف النوم مع عينات الهواء التي تم جمعها من غرفة التحكم الخالية من الفيروسات، ورصدت الأجهزة الحمض النووي الريبي للفيروس في عينات الهواء من غرف النوم لكنها لم تكتشف أي شيء في عينات هواء التحكم.