Udover at være mangelvare, de fleste tests bruger biokemikalier, der er dyre og vanskelige at producere, kræver lange behandlingstider for testresultater og producerer et stort antal falske negative resultater-hvilket betyder, at nogle mennesker, der tester negative, stadig kan blive inficeret og ubevidst spredte sygdommen. Og selvom nyere testmetoder, der påviser antistoffer i blodet, baseret på den såkaldte ELISA-metode, kommer hurtigt online, forskere og læger sætter spørgsmålstegn ved deres effektivitet.
NAU -professor Miguel José Yacamán, en fysiker og materialeforsker i Center for Materialegrænseflader inden for forskning og applikationer (¡MIRA!), har samlet et tværfagligt team til at udvikle en ny testteknologi, der lover at overvinde alle disse udfordringer. Projektet, "Udvikling af en ny test for SARS-CoV-2 ved hjælp af Single Molecule Surface Enhanced Raman Spectroscopy, "blev for nylig tildelt $ 200, 000 tilskud fra National Science Foundation's Rapid Response Research (RAPID) finansieringsprogram til støtte for virusrelateret forskning. Selvom teamet har et år til at udvikle den nye test, José Yacamán planlægger at nå dette mål endnu hurtigere.
Teamet vil udvikle den nye test ved at anvende begreber fra fysik, ikke biokemi, José Yacamán forklarer. De vil fokusere på nylige opdagelser inden for de nye områder inden for nanoteknologi, plasmoniske nanopartikler og 2D -materialer (ligner grafen).
"Projektteamet vil bruge ikke-traditionelle teknikker til at opdage virus hos inficerede patienter. Vi vil udvikle en alternativ metode baseret på nylige fysiske fremskridt i forbindelse med lysets interaktion med stof, " han sagde.
Metoden, Single Molecule Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SM-SERS), vil detektere S-proteiner af SARs-Cov-2-virus, som deltager i infektion på mobilniveau. "SM-SERS evne til at opdage så lidt som ét molekyle protein vil gøre det muligt for sundhedspersonale at opdage infektion tidligt og følge op med patienter, der kommer sig efter sygdommen."
Projektets hovedforsker, José Yacamán vil arbejde i samarbejde med to ¡MIRA! kollegaer, lektor Andy Koppisch, en biokemiker, og lektor i praksis Rob Kellar, en biomedicinsk ingeniør; og med regents professor Paul Keim, en mikrobiel genetiker, og professor Dave Wagner, en sygdomsøkolog, både med NAU's Pathogen and Microbiome Institute (PMI).
I sit tidligere arbejde, José Yacamán har brugt overfladeforbedret Raman-spektroskopi til at påvise glykoproteiner og sialinsyre som en metode til test af brystkræft, som nu er i den endelige godkendelsesfase til kommerciel brug.
"I tilfælde af SARS-CoV-2-virus, det var en naturlig forlængelse at anvende de samme teknikker, " han sagde, "men det vil kræve ekspertise fra vores PMI -kolleger, der dyrker SARS-CoV-2-virussen i deres laboratorier, at lykkes."
Store fremskridt inden for videnskab sker næsten altid i grænsefladen mellem discipliner, og dette er et godt eksempel. Jeg tror, at dette arbejde mellem ¡MIRA! og PMI kan være en spilskifter i vores kamp mod COVID-19. "
Paul Keim, PMI administrerende direktør
"Dette projekt er en fælles indsats mellem forskere i ¡MIRA! Og PMI, "sagde ¡MIRA! direktør og professor Jennifer Martinez." Det viser kraften i tværfagligt arbejde med at skabe nye ideer og nye finansieringsmuligheder-og, mest vigtigt, vigtigheden af at have ekspertisecentre til at drive ny forskning til NAU. "
"Hvis det lykkes, vores forskning vil være det første skridt i udviklingen af en metode baseret på fysik, der vil være hurtig og billig, med høj følsomhed og specificitet og lav procentdel af falske negativer, "sagde Yacaman." Denne test vil være en meget mere præcis og pålidelig metode til at opdage infektioner. "
"Det kan tænkes, at når vi har udviklet denne test, bærbart Raman -udstyr kan bruges bredt i mange forskellige populationer; for eksempel, i landdistrikter eller fjerntliggende samfund eller på stationer i skolerne, fabrikker, samfundscentre og så videre, ud over traditionelle teststeder, " han sagde.
"Når en omfattende test er i gang, yderligere analyse af SM-SERS-data vil hjælpe forskere med at forstå ændringer på virusproteinerne og hjælpe med at udvikle antivirale lægemidler. "