Interdisciplinárny tím na vývoj novej fyzikálnej technológie na detekciu COVID-19

Jedným z najnáročnejších aspektov pandémie COVID-19 je nedostatok testovaní potrebných na detekciu a sledovanie infekcií-a bez adekvátneho testovania, vládni úradníci nemajú k dispozícii údaje, ktoré potrebujú na to, aby urobili najlepšie možné rozhodnutia v záujme verejného zdravia.

Okrem nedostatku, väčšina testov používa biochemikálie, ktoré sú drahé a ťažko vyrobiteľné, vyžadujú dlhý čas na spracovanie výsledkov testov a produkujú vysoký počet falošne negatívnych výsledkov-to znamená, že niektorí ľudia s negatívnym výsledkom môžu byť stále infikovaní a nevedomky šíriaci chorobu. A hoci novšie testovacie metódy, ktoré detegujú protilátky v krvi, na základe takzvanej metódy ELISA, rýchlo prichádzajú na internet, vedci a lekári spochybňujú ich účinnosť.

Profesor NAU Miguel José Yacamán, fyzik a materiálový vedec v Centre materiálových rozhraní vo výskume a aplikáciách (¡MIRA!), zostavila interdisciplinárny tím na vývoj novej testovacej technológie, ktorá sľubuje prekonanie všetkých týchto výziev. Projekt, „Vývoj nového testu pre SARS-CoV-2 pomocou Ramanovej spektroskopie s jednou molekulovou povrchovou plochou, "nedávno získal 200 dolárov, 000 grant z finančného programu Národnej vedeckej nadácie pre výskum rýchlej reakcie (RAPID) na podporu výskumu súvisiaceho s vírusmi. Aj keď má tím jeden rok na vývoj nového testu, José Yacamán plánuje tento cieľ dosiahnuť ešte skôr.

Tím vyvinie nový test použitím konceptov z fyziky, nie biochémia, Vysvetľuje José Yacamán. Zameria sa na nedávne objavy v rozvíjajúcich sa oblastiach nanotechnológií, plazmonické nanočastice a 2D materiály (podobné grafénu).

"Projektový tím použije na detekciu vírusu u infikovaných pacientov netradičné techniky. Vyvinieme alternatívnu metódu založenú na najnovších pokrokoch fyziky v súvislosti s interakciou svetla s hmotou, " povedal.

Metóda, Vylepšená Ramanova spektroskopia s jednou molekulou na povrchu (SM-SERS), detekuje S proteíny vírusu SARs-Cov-2, ktoré sa podieľajú na infekcii na bunkovej úrovni. "Schopnosť SM-SERS detekovať už jednu molekulu proteínu umožní zdravotníckym pracovníkom včas odhaliť infekciu a sledovať pacientov, ktorí sa z choroby vyliečia."

Hlavný riešiteľ projektu, José Yacamán bude spolupracovať s dvoma MIRA! kolegovia, docent Andy Koppisch, biochemik, a docent praxe Rob Kellar, biomedicínsky inžinier; a s profesorom vladárov Paulom Keimom, mikrobiálny genetik, a profesor Dave Wagner, ekológ chorôb, obaja s inštitútom NAU pre patogény a mikrobiómy (PMI).

Vo svojej predchádzajúcej práci José Yacamán použil Ramanovu spektroskopiu vylepšenú povrchom na detekciu glykoproteínov a kyseliny sialovej ako metódy testovania rakoviny prsníka, ktorý je teraz v konečnom štádiu schvaľovania na komerčné využitie.

„V prípade vírusu SARS-CoV-2, bolo prirodzeným rozšírením uplatňovania rovnakých techník, " povedal, „Bude to však vyžadovať odbornosť našich kolegov z PMI, ktorí vo svojich laboratóriách pestujú vírus SARS-CoV-2, uspieť."

K veľkému pokroku vo vede takmer vždy dochádza na rozhraní medzi odbormi, a toto je skvelý príklad. Myslím, že táto práca medzi MIRA! a PMI by mohlo zmeniť hru v našom boji proti COVID-19. "

Paul Keim, Výkonný riaditeľ PMI

„Tento projekt je spoločným úsilím výskumných pracovníkov v MIRA! A PMI, "povedala MIRA! riaditeľka a profesorka Jennifer Martinezová." Ukazuje silu interdisciplinárnej práce pri vytváraní nových myšlienok a nových príležitostí financovania-a čo je najdôležitejšie, dôležitosť mať centrá excelentnosti na podporu nového výskumu pre NAU. “

„Ak bude úspešný, náš výskum bude prvým krokom k vývoju metódy založenej na fyzike, ktorá bude rýchla a lacná, s vysokou citlivosťou a špecifickosťou a nízkym percentom falošných negatívov, "povedal Yacaman." Tento test bude oveľa presnejšou a spoľahlivejšou metódou na detekciu infekcií. "

„Je mysliteľné, že akonáhle vypracujeme tento test, prenosné Ramanovo zariadenie môže byť široko používané v mnohých rôznych populáciách; napríklad vo vidieckych alebo odľahlých komunitách alebo v staniciach starostlivosti v školách, továrne, komunitné centrá a tak ďalej, okrem tradičných testovacích miest, " povedal.

„Akonáhle začnú rozsiahle testy, ďalšia analýza údajov SM-SERS pomôže vedcom porozumieť zmenám vo vírusových proteínoch a pomôže vyvinúť antivírusové lieky. "

• Cieľom štúdie je identifikovať markery, ktoré predpovedajú, ako COVID-19 ovplyvňuje pacientov
• Štúdia:Črevné mikrobiómy astronautov sú vo vesmíre rozmanitejšie než menej