Covid-19 und Wiedereröffnung entwickeln Forscher der Washington University Detektoren für SARS-CoV-2 in der Luft
Covid-19-Detektoren in der Luft, die Lösung für Wiedereröffnungen? Überall auf der Welt, einschließlich Italien, ist das große Problem in dieser Phase die Wiedereröffnung von öffentlichen Plätzen und Unternehmen. Forscher der Washington University bereiten ein sehr nützliches Werkzeug auf diesem Gebiet vor, nämlich Tröpfchendetektoren mit Covid-19 in der Luft
Wenn sie sich als zuverlässig und schnell erweisen, kann dies natürlich die Dinge wirklich ändern: die Desinfektion eines Krankenwagen oder eine ärztliche Operation könnte nur aus einem Grund durchgeführt werden (dem Nachweis von Covid-19 in der Luft), und dies würde für viele andere Lebensbereiche gelten.
Könnte ein Biosensor, den sie vor Jahren für die Alzheimer-Krankheit entwickelt haben, in einen luftgetragenen Detektor des Virus umgewandelt werden, das COVID-19 verursacht?
Der Biosensor wurde entwickelt, um ein Alzheimer-Protein im Gehirn zu messen, aber es gab keinen Grund, warum er nicht für den Nachweis von Viruspartikeln in der Luft verwendet werden könnte, dachten sie. Cirrito und Yuede rekrutierten den Aerosolexperten Rajan Chakrabarty, PhD, einen außerordentlichen Professor für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen an der McKelvey School of Engineering der Universität, um einen Weg zu finden, schnell nach SARS-CoV-2 in der Luft zu suchen, dem Virus, das COVID- verursacht. 19.
Mit Hilfe eines Zuschusses von 900,000 USD vom Nationalen Institut für Alkoholmissbrauch und Alkoholismus der Nationalen Gesundheitsinstitute (NIH) hat das Team nun zwei Geräte in Arbeit.
Einer ist ein Aerosoldetektor, der zur kontinuierlichen Überwachung der Luftqualität an großen Versammlungsorten wie Konferenzsälen, Flughäfen und Schulen entwickelt wurde.
Der andere ist ein Alkoholtester, mit dem die Gesundheit von Personen, die Arbeitsplätze oder andere halböffentliche Bereiche betreten, schnell gemessen werden kann, ähnlich wie auf dem medizinischen Campus der Washington University bereits Wärmemelder für Fieber eingesetzt werden.
Covid-19 und Diffusion in der Luft: Forscher an der Washington University
"Nehmen wir an, dieser Aerosoldetektor geht in einer großen Menschenmenge aus", sagte Cirrito, der Hauptermittler der Zusammenarbeit.
„Sie könnten den Raum sofort räumen, damit die Leute nicht viel Zeit in einem Raum mit jemandem verbringen, der infiziert und möglicherweise ansteckend ist, und diesen Raum für eine verbesserte Reinigung oder Desinfektion markieren.
Dies könnte die Wahrscheinlichkeit eines übergreifenden Ereignisses verringern. Und der Alkoholtester - Sie atmen ein, Sie erhalten eine Messung in Echtzeit, wenn Sie klar sind, dass Sie weitermachen, und wenn Sie nicht sind, werden Sie für weitere Tests überwiesen. “
Der Biosensor wurde ursprünglich entwickelt, um Änderungen der Spiegel des Alzheimer-Proteins Amyloid Beta nachzuweisen.
Um den Amyloid-Biosensor in einen Coronavirus-Detektor umzuwandeln, tauschten die Forscher den Antikörper, der Amyloid erkennt, gegen einen Nanokörper - einen Antikörper aus Lamas - aus, der ein Protein aus dem SARS-CoV-2-Virus erkennt.
Der Nanokörper wurde am NIH im Labor von David Brody, MD, PhD, einem ehemaligen Fakultätsmitglied in der Abteilung für Neurologie an der School of Medicine, entwickelt.
Sobald der Biosensor zur Erkennung von SARS-CoV-2 neu konstruiert wurde, muss er als Luftsensor getestet werden. Aber es gibt ein Problem: Es ist nicht viel darüber bekannt, wie sich die mit Viren beladenen Tröpfchen - die durch Husten, Niesen oder sogar Atmen verbreitet werden - durch die Luft bewegen, sodass Forscher keine Möglichkeit haben, die Messwerte des Sensors zu validieren.
"Es gibt viele unbeantwortete Fragen", sagte Chakrabarty. Chef unter ihnen: Welche Rolle spielen Umweltbedingungen und Umweltverschmutzung bei der Übertragung?
Feinstaub wie Ruß kann unglaublich lange Strecken zurücklegen. Partikel von Waldbränden im letzten Jahr in Kalifornien haben es bis nach Kontinentaleuropa geschafft. Könnten virusbeladene Tröpfchen eine Fahrt mit etwas Ruß ankoppeln und diese riesigen Entfernungen zurücklegen?
Und obwohl es Modelle gibt, die darauf hinweisen, wie sich Feuchtigkeit, Temperatur, Verschmutzung und dergleichen auf die Größe und Lebensdauer von Tröpfchen auswirken, wurden sie nicht experimentell validiert - nicht bis zu einem gewissen Grad, um sicher zu sein, dass ein winziger Sensor in einem Waggon die eigenen genau darstellen kann Expositionsrisiko.
Chakrabartys Experimente beginnen mit der Beantwortung von Fragen zu Proben von aerosolisierten Tröpfchen von inaktiviertem SARS-CoV-2, die vom NIH und Jacoo Boon, PhD, einem außerordentlichen Professor für Medizin, zur Verfügung gestellt werden.
Mit der Doktorandin Esther Monroe entwickelten die Forscher eine rotierende Umweltkammer, die einem rotierenden Kaffeerösterkorb der alten Schule ähnelt.
Im Inneren kann ein Viruströpfchen mit einer Größe von einigen zehn Nanometern bis zu einigen Mikrometern suspendiert werden, das bis zu mehreren Stunden in der Kammer schwimmt.
Die Forscher können bestimmte Variablen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit und UV-Belichtung) in der Kammer anpassen, um besser zu verstehen, wie diese aerosolisierten Partikel mit Viren auf sich ändernde Bedingungen reagieren und wie sich dies auf die Erkennung durch den Biosensor auswirkt.
Letztendlich können sie darüber informieren, wie sich diese Variablen auf die Fähigkeit eines Sensors auswirken, die Partikel zu erfassen.
Sobald sie ein besseres Verständnis dafür haben, wie SARS-CoV-2-beladene Tröpfchen in einer künstlichen Laborumgebung von diesen Variablen beeinflusst werden, kommt die mit Feinstaub beladene Luft, auch bekannt als PM2.5.
Die verschmutzte Luft wird zur detaillierten Untersuchung mit viralen Tröpfchen in die rotierende Umweltkammer eingeleitet.
In dieser Phase ist Chakrabartys Fachwissen von entscheidender Bedeutung: In seinem Labor kann er verschiedene PM2.5-Schadstoffe produzieren - Ruß und organische Stoffe wie die von Waldbränden in Kalifornien oder aus einem Kohlekraftwerk.
"Wir wollen wissen, was passiert, wenn diese Feinstaubpartikel in der Umgebungsluft gefunden werden", sagte er. "Können die Covid-19 auf ihren Oberflächen überleben und dann inhaliert werden?"
Diese Fragen müssen beantwortet werden, bevor eine Version des Cirrito-Biosensors eingeführt wird, der zum Nachweis von SARS-CoV-2 modifiziert wurde.
Ein besseres Verständnis des Verhaltens dieser Aerosolpartikel hilft Forschern zu bestimmen, ob der Sensor alles aufnimmt, was er sollte - sei es an einem klaren, ruhigen Tag in einer ländlichen Umgebung oder in einer Stadt, die von Luftverschmutzung geplagt ist.
Wenn alles gut geht, wird die COVID-19-Pandemie bald enden, aber es ist nur eine Frage der Zeit, bis das nächste gefährliche Virus in der Luft auftritt.
Die Geräte könnten aktualisiert werden, um andere Bedrohungen zu überwachen, indem der SARS-CoV-2-Antikörper durch einen für ein anderes Virus spezifischen ersetzt wird, wie beispielsweise ein epidemischer Influenza-Stamm oder das nächste Coronavirus.
"Solange sich Menschen in Gruppen versammeln, werden ansteckende Infektionen der Atemwege ein Problem sein", sagte Cirrito.
„Ich habe noch nie so viel darüber nachgedacht, was aus meinem Mund kommt wie im letzten Jahr.
Husten im Supermarkt wird Ihnen lange Zeit seltsame Blicke einbringen.
Es gibt jedoch Möglichkeiten, die Gefahren zu mindern, und ich denke, Geräte wie diese könnten einen großen Beitrag zur Eindämmung der Ausbreitung von Viruserkrankungen wie COVID-19 leisten und den Menschen in großen Menschenmengen Ruhe geben. “
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Quelle:
Offizielle Website der Washington University School of Medicine St. Louis