Equipe interdisciplinar para desenvolver uma nova tecnologia baseada na física para detecção de COVID-19

Um dos aspectos mais desafiadores da pandemia COVID-19 tem sido a falta de testes necessários para detectar e rastrear infecções - e sem testes adequados, os funcionários do governo não têm os dados de que precisam para tomar as melhores decisões possíveis no interesse da saúde pública.

Além de ser escasso, a maioria dos testes usa produtos bioquímicos que são caros e difíceis de produzir, requerem longos tempos de resposta para os resultados do teste e produzem um grande número de resultados falsos negativos - o que significa que algumas pessoas com teste negativo podem ainda estar infectadas e espalhar a doença sem saber. E embora os métodos de teste mais recentes que detectam anticorpos no sangue, com base no chamado método ELISA, estão ficando online rapidamente, cientistas e médicos questionam sua eficácia.

Professor NAU Miguel José Yacamán, um físico e cientista de materiais no Centro de Interfaces de Materiais em Pesquisa e Aplicações (¡MIRA!), montou uma equipe interdisciplinar para desenvolver uma nova tecnologia de teste que promete superar todos esses desafios. O projeto, "Desenvolvimento de um novo teste para SARS-CoV-2 usando Espectroscopia Raman Aprimorada de Superfície de Molécula Única, "recebeu recentemente US $ 200, Subsídio de 000 do programa de financiamento de Pesquisa de Resposta Rápida (RAPID) da National Science Foundation para apoiar pesquisas relacionadas a vírus. Embora a equipe tenha um ano para desenvolver o novo teste, José Yacamán planeja atingir esse objetivo ainda mais cedo.

A equipe desenvolverá o novo teste aplicando conceitos da física, não bioquímica, José Yacamán explica. Eles se concentrarão em descobertas recentes nos campos emergentes da nanotecnologia, nanopartículas plasmônicas e materiais 2D (semelhantes ao grafeno).

“A equipe do projeto usará técnicas não tradicionais para detectar vírus em pacientes infectados. Vamos desenvolver um método alternativo baseado nos avanços recentes da física relacionados à interação da luz com a matéria, " ele disse.

O método, Espectroscopia Raman Aprimorada de Superfície de Molécula Única (SM-SERS), irá detectar as proteínas S do vírus SARs-Cov-2, que participam da infecção no nível celular. "A capacidade do SM-SERS de detectar apenas uma molécula de proteína permitirá que os profissionais de saúde detectem a infecção precocemente e acompanhem os pacientes que se recuperam da doença."

O principal investigador do projeto, José Yacamán trabalhará em colaboração com dois ¡MIRA! colegas, professor associado Andy Koppisch, um bioquímico, e professor associado de prática Rob Kellar, um engenheiro biomédico; e com o professor dos regentes Paul Keim, um geneticista microbiano, e o professor Dave Wagner, um ecologista de doenças, ambos com o Pathogen and Microbiome Institute (PMI) da NAU.

Em seu trabalho anterior, José Yacamán usou a espectroscopia Raman de superfície aprimorada para detectar glicoproteínas e ácido siálico como um método de teste de câncer de mama, que se encontra em fase final de aprovação para uso comercial.

"No caso do vírus SARS-CoV-2, foi uma extensão natural aplicar as mesmas técnicas, " ele disse, "mas exigirá a experiência de nossos colegas do PMI, que estão cultivando o vírus SARS-CoV-2 em seus laboratórios, ter sucesso."

Os principais avanços na ciência quase sempre ocorrem na interface entre as disciplinas, e este é um ótimo exemplo. Acho que esse trabalho entre o ¡MIRA! e o PMI pode ser um divisor de águas em nossa luta contra o COVID-19. "

Paul Keim, Diretor executivo PMI

“Este projeto é um esforço conjunto entre pesquisadores do ¡MIRA! E do PMI, "disse a diretora e professora do ¡MIRA! Jennifer Martinez." Mostra o poder do trabalho interdisciplinar para a criação de novas ideias e novas oportunidades de financiamento - e, mais importante, a importância de ter centros de excelência para impulsionar novas pesquisas para NAU. "

"Se for bem-sucedido, nossa pesquisa será o primeiro passo no desenvolvimento de um método baseado na física que será rápido e barato, com alta sensibilidade e especificidade e baixa porcentagem de falsos negativos, "disse Yacaman." Este teste será um método muito mais preciso e confiável para detectar infecções. "

"É concebível que, depois de desenvolvermos este teste, o equipamento Raman portátil pode ser amplamente usado em muitas populações diferentes; por exemplo, em comunidades rurais ou remotas ou em postos de atendimento em escolas, fábricas, centros comunitários e assim por diante, além dos sites de teste tradicionais, " ele disse.

"Assim que os testes generalizados estiverem em andamento, uma análise mais aprofundada dos dados do SM-SERS ajudará os cientistas a entender as mudanças nas proteínas do vírus e a desenvolver drogas antivirais. "

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