Neben der Mangelware, die meisten Tests verwenden Biochemikalien, die teuer und schwer herzustellen sind, erfordern lange Bearbeitungszeiten für Testergebnisse und führen zu einer hohen Anzahl falsch negativer Ergebnisse – was bedeutet, dass einige Personen, die negativ getestet werden, möglicherweise immer noch infiziert sind und die Krankheit unwissentlich verbreiten. Und obwohl neuere Testmethoden, die Antikörper im Blut nachweisen, basierend auf dem sogenannten ELISA-Verfahren, kommen schnell online, Wissenschaftler und Mediziner stellen ihre Wirksamkeit in Frage.
NAU-Professor Miguel José Yacamán, Physiker und Materialwissenschaftler am Center for Materials Interfaces in Research and Applications (¡MIRA!), hat ein interdisziplinäres Team zusammengestellt, um eine neue Prüftechnologie zu entwickeln, die all diese Herausforderungen zu meistern verspricht. Das Projekt, "Entwicklung eines neuen Tests für SARS-CoV-2 unter Verwendung von Single Molecule Surface Enhanced Raman Spectroscopy, “ wurde kürzlich mit 200 US-Dollar ausgezeichnet, 000 Zuschuss aus dem Rapid Response Research (RAPID)-Förderprogramm der National Science Foundation zur Unterstützung der virusbezogenen Forschung. Obwohl das Team ein Jahr Zeit hat, um den neuen Test zu entwickeln, Dieses Ziel will José Yacamán noch früher erreichen.
Das Team entwickelt den neuen Test unter Anwendung von Konzepten aus der Physik, keine Biochemie, José Yacamán erklärt. Sie werden sich auf jüngste Entdeckungen in den aufstrebenden Gebieten der Nanotechnologie konzentrieren, plasmonische Nanopartikel und 2D-Materialien (ähnlich Graphen).
„Das Projektteam wird nicht-traditionelle Techniken verwenden, um Viren bei infizierten Patienten nachzuweisen. Wir werden eine alternative Methode entwickeln, die auf den jüngsten Fortschritten in der Physik in Bezug auf die Wechselwirkung von Licht mit Materie basiert. " er sagte.
Die Methode, Einzelmoleküloberflächen-verstärkte Raman-Spektroskopie (SM-SERS), erkennt die S-Proteine des SARs-Cov-2-Virus, die an der Infektion auf zellulärer Ebene beteiligt sind. "Die Fähigkeit von SM-SERS, nur ein Proteinmolekül zu erkennen, wird es medizinischem Fachpersonal ermöglichen, Infektionen frühzeitig zu erkennen und Patienten, die sich von der Krankheit erholen, nachzuverfolgen."
Der Hauptprüfer des Projekts, José Yacamán wird mit zwei ¡MIRA! Kollegen, außerordentlicher Professor Andy Koppisch, ein Biochemiker, und außerordentlicher Professor für Praxis Rob Kellar, ein biomedizinischer Ingenieur; und mit Regents-Professor Paul Keim, ein mikrobieller Genetiker, und Professor Dave Wagner, ein Krankheitsökologe, beide mit dem Pathogen and Microbiome Institute (PMI) der NAU.
In seiner bisherigen Arbeit José Yacamán hat oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie zum Nachweis von Glykoproteinen und Sialinsäure als Testmethode für Brustkrebs verwendet. die sich nun in der finalen Zulassungsphase für die kommerzielle Nutzung befindet.
„Im Falle des SARS-CoV-2-Virus, Es war eine natürliche Erweiterung, die gleichen Techniken anzuwenden, " er sagte, "aber es wird die Expertise unserer PMI-Kollegen erfordern, die das SARS-CoV-2-Virus in ihren Labors züchten, erfolgreich sein."
Große Fortschritte in der Wissenschaft finden fast immer an der Schnittstelle zwischen den Disziplinen statt, und das ist ein tolles beispiel. Ich denke, dass diese Arbeit zwischen ¡MIRA! und PMI könnte ein Game Changer in unserem Kampf gegen COVID-19 sein."
Paul Keim, PMI-Geschäftsführer
"Dieses Projekt ist eine gemeinsame Anstrengung von Forschern von ¡MIRA! und PMI, “ sagte ¡MIRA!-Direktorin und Professorin Jennifer Martinez. „Es zeigt die Kraft interdisziplinärer Arbeit zur Schaffung neuer Ideen und neuer Finanzierungsmöglichkeiten – und am wichtigsten, die Bedeutung von Exzellenzzentren, um neue Forschungen für die NAU voranzutreiben."
"Falls erfolgreich, unsere Forschung wird der erste Schritt sein, um eine Methode auf der Grundlage der Physik zu entwickeln, die schnell und kostengünstig ist, mit hoher Sensitivität und Spezifität und geringem Anteil falsch negativer Ergebnisse, " sagte Yacaman. "Dieser Test wird eine viel genauere und zuverlässigere Methode zum Nachweis von Infektionen sein."
„Es ist denkbar, dass wir, sobald wir diesen Test entwickelt haben, tragbare Raman-Ausrüstung kann in vielen verschiedenen Bevölkerungsgruppen verwendet werden; zum Beispiel, in ländlichen oder abgelegenen Gemeinden oder in Point-of-Care-Stationen in Schulen, Fabriken, Gemeindezentren und so weiter, zusätzlich zu den traditionellen Prüfstellen, " er sagte.
„Sobald weit verbreitete Tests im Gange sind, Eine weitere Analyse der SM-SERS-Daten wird den Wissenschaftlern helfen, Veränderungen an den Virusproteinen zu verstehen und antivirale Medikamente zu entwickeln."
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