Ανιχνευτές Covid-19 στον αέρα, η λύση για το άνοιγμα; Σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της Ιταλίας, το μεγάλο ζήτημα σε αυτή τη φάση είναι η επαναλειτουργία δημόσιων χώρων και επιχειρήσεων. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον ετοιμάζουν ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο σε αυτόν τον τομέα, δηλαδή ανιχνευτές σταγονιδίων με Covid-19 στον αέρα

Φυσικά, εάν αποδειχθούν αξιόπιστα και γρήγορα, αυτό θα μπορούσε πραγματικά να αλλάξει τα πράγματα: την απολύμανση ενός ασθενοφόρο ή χειρουργική επέμβαση γιατρού θα μπορούσε να γίνει μόνο για έναν λόγο (την ανίχνευση του Covid-19 στον αέρα) και αυτό θα ίσχυε σε πολλούς άλλους τομείς της ζωής.

Θα μπορούσε ένας βιοαισθητήρας που ανέπτυξαν πριν από χρόνια για τη νόσο του Αλτσχάιμερ να μετατραπεί σε αερομεταφερόμενο ανιχνευτή του ιού που προκαλεί το COVID-19;

Ο βιοαισθητήρας σχεδιάστηκε για να μετράει μια πρωτεΐνη Αλτσχάιμερ στον εγκέφαλο, αλλά δεν υπήρχε λόγος να μην μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ιικών σωματιδίων στον αέρα, σκέφτηκαν. Ο Cirrito και ο Yuede στρατολόγησαν τον ειδικό στα αεροζόλ Rajan Chakrabarty, PhD, αναπληρωτή καθηγητή ενέργειας, περιβάλλοντος και χημικής μηχανικής στη Σχολή Μηχανικών McKelvey του πανεπιστημίου για να βοηθήσουν στο σχεδιασμό ενός τρόπου ταχείας εξέτασης για τον αερομεταφερόμενο SARS-CoV-2, τον ιό που προκαλεί τον COVID- 19.

Τώρα, με τη βοήθεια επιχορήγησης 900,000 δολαρίων από το Εθνικό Ινστιτούτο Κατάχρησης Αλκοόλ και Αλκοολισμού των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας (NIH), η ομάδα έχει δύο συσκευές στα σκαριά.

Το ένα είναι ένας ανιχνευτής αεροζόλ που έχει σχεδιαστεί για να παρακολουθεί συνεχώς την ποιότητα του αέρα σε μεγάλους χώρους συγκέντρωσης, όπως αίθουσες συνεδριάσεων, αεροδρόμια και σχολεία.

Το άλλο είναι ένα αλκοτέστ που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει γρήγορα την υγεία των ανθρώπων που εισέρχονται σε χώρους εργασίας ή άλλους ημιδημόσιους χώρους, όπως οι θερμικοί ανιχνευτές πυρετού χρησιμοποιούνται ήδη στην Ιατρική Πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον.

Covid-19 και αερομεταφερόμενη διάχυση: ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον

«Ας πούμε ότι αυτός ο ανιχνευτής αερολύματος σβήνει σε ένα μεγάλο πλήθος ανθρώπων», είπε ο Cirrito, ο κύριος ερευνητής της συνεργασίας.

«Θα μπορούσατε να καθαρίσετε το δωμάτιο αμέσως, ώστε οι άνθρωποι να μην περνούν σημαντικό χρόνο σε ένα δωμάτιο με κάποιον που είναι μολυσμένος και πιθανώς μεταδοτικός, και επισημάνετε αυτό το δωμάτιο για ενισχυμένο καθαρισμό ή απολύμανση.

Αυτό θα μπορούσε να μειώσει την πιθανότητα εμφάνισης ενός συμβάντος υπερδιάδοσης. Και το αλκοτέστ — εισπνέετε μέσα του, διαβάζετε σε πραγματικό χρόνο, αν είστε ξεκάθαροι συνεχίζετε και αν δεν είστε παραπέμπεστε για περαιτέρω δοκιμές.»

Ο βιοαισθητήρας σχεδιάστηκε αρχικά για να ανιχνεύει αλλαγές στα επίπεδα της πρωτεΐνης βήτα αμυλοειδούς του Alzheimer.

Για να μετατρέψουν τον βιοαισθητήρα αμυλοειδούς σε ανιχνευτή κορωνοϊού, οι ερευνητές αντάλλαξαν το αντίσωμα που αναγνωρίζει το αμυλοειδές με ένα νανοσώμα - ένα αντίσωμα από λάμα - που αναγνωρίζει μια πρωτεΐνη από τον ιό SARS-CoV-2.

Το νανοσωματίδιο αναπτύχθηκε στο NIH στο εργαστήριο του David Brody, MD, PhD, πρώην μέλους ΔΕΠ στο Τμήμα Νευρολογίας της Ιατρικής Σχολής.

Μόλις ο βιοαισθητήρας επανασχεδιαστεί για να ανιχνεύει τον SARS-CoV-2, θα πρέπει να δοκιμαστεί ως αερομεταφερόμενος αισθητήρας. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα: Δεν είναι πολλά γνωστά για το πώς τα γεμάτα με ιούς σταγονίδια - που μεταδίδονται με το βήχα, το φτέρνισμα ή ακόμα και την αναπνοή - ταξιδεύουν στον αέρα, επομένως οι ερευνητές δεν θα έχουν τρόπο να επικυρώσουν τις μετρήσεις του αισθητήρα.

«Υπάρχουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα», είπε ο Chakrabarty. Κύριος μεταξύ αυτών: ποιος είναι ο ρόλος των περιβαλλοντικών συνθηκών και της ρύπανσης στη μετάδοση;

Τα λεπτά σωματίδια όπως η αιθάλη μπορούν να ταξιδέψουν απίστευτα μεγάλες αποστάσεις. Τα σωματίδια από τις πυρκαγιές του περασμένου έτους στην Καλιφόρνια έχουν φτάσει μέχρι την ηπειρωτική Ευρώπη. Θα μπορούσαν τα γεμάτα με ιούς σταγονίδια να φτάσουν σε λίγη αιθάλη και να ταξιδέψουν σε αυτές τις τεράστιες αποστάσεις;

Και παρόλο που υπάρχουν μοντέλα που υποδεικνύουν πώς η υγρασία, η θερμοκρασία, η ρύπανση και τα παρόμοια επηρεάζουν το μέγεθος και τη διάρκεια ζωής των σταγονιδίων, δεν έχουν επικυρωθεί πειραματικά - όχι σε βαθμό που να έχουμε εμπιστοσύνη ότι ένας μικροσκοπικός αισθητήρας σε ένα βαγόνι τρένου μπορεί να απεικονίσει με ακρίβεια κίνδυνος έκθεσης.

Τα πειράματα του Chakrabarty θα ξεκινήσουν με την απάντηση ερωτήσεων σχετικά με δείγματα αερολυμάτων σταγονιδίων αδρανοποιημένου SARS-CoV-2, τα οποία θα παρέχονται από το NIH και τον Jacoo Boon, PhD, αναπληρωτή καθηγητή ιατρικής.

Με τη μεταπτυχιακή φοιτήτρια Esther Monroe, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν περιστρεφόμενο περιβαλλοντικό θάλαμο που μοιάζει με ένα παλιό καλάθι περιστρεφόμενου ψήστη καφέ.

Στο εσωτερικό, ένα σταγονίδιο ιού που κυμαίνεται σε μέγεθος από μερικές δεκάδες νανόμετρα έως δύο μικρά μπορεί να αιωρείται, επιπλέοντας στο θάλαμο για έως και αρκετές ώρες.

Οι ερευνητές θα μπορούν να προσαρμόσουν ορισμένες μεταβλητές (θερμοκρασία, υγρασία και έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία) στον θάλαμο για να κατανοήσουν καλύτερα πώς αντιδρούν αυτά τα αερολυμένα σωματίδια με ιό στις μεταβαλλόμενες συνθήκες, καθώς και πώς αυτό επηρεάζει την ανίχνευση από τον βιοαισθητήρα.

Τελικά, θα μπορούν να ενημερώνουν πώς αυτές οι μεταβλητές επηρεάζουν την ικανότητα ενός αισθητήρα να ανιχνεύει τα σωματίδια.

Μόλις κατανοήσουν καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο τα φορτωμένα με SARS-CoV-2 σταγονίδια επηρεάζονται από αυτές τις μεταβλητές σε ένα επινοημένο, εργαστηριακό περιβάλλον, έρχεται ο αέρας φορτωμένος με λεπτά σωματίδια, γνωστό και ως PM2.5.

Ο μολυσμένος αέρας θα εισαχθεί στον περιστρεφόμενο θάλαμο με ιικά σταγονίδια για λεπτομερή διερεύνηση.

Σε αυτή τη φάση, η τεχνογνωσία του Chakrabarty είναι το κλειδί: Στο εργαστήριό του μπορεί να παράγει διαφορετικούς ρύπους PM2.5 — αιθάλη και οργανικές ουσίες όπως αυτές από τις πυρκαγιές στην Καλιφόρνια ή από ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας με άνθρακα.

«Θέλουμε να μάθουμε τι συμβαίνει όταν αυτά τα λεπτά σωματίδια βρίσκονται στον ατμοσφαιρικό αέρα», είπε. «Μπορεί ο Covid-19 να επιβιώσει στις επιφάνειές του και μετά να εισπνευστεί;»

Αυτά τα ερωτήματα πρέπει να αντιμετωπιστούν πριν κυκλοφορήσει μια έκδοση του βιοαισθητήρα Cirrito, τροποποιημένη για να ανιχνεύει τον SARS-CoV-2.

Η καλύτερη κατανόηση του τρόπου συμπεριφοράς αυτών των σωματιδίων αερολύματος θα βοηθήσει τους ερευνητές να προσδιορίσουν εάν ο αισθητήρας μαζεύει ό,τι πρέπει - είτε σε μια καθαρή, ήσυχη μέρα σε αγροτικό περιβάλλον είτε σε μια πόλη που μαστίζεται από ατμοσφαιρική ρύπανση.

Αν όλα πάνε καλά, η πανδημία του COVID-19 θα τελειώσει σύντομα, αλλά είναι θέμα χρόνου μέχρι να εμφανιστεί ο επόμενος επικίνδυνος αερομεταφερόμενος ιός.

Οι συσκευές θα μπορούσαν να ενημερωθούν για την παρακολούθηση άλλων απειλών αντικαθιστώντας το αντίσωμα SARS-CoV-2 με ένα ειδικό για έναν άλλο ιό, είπαν οι ερευνητές, όπως ένα επιδημικό στέλεχος της γρίπης ή ο επόμενος κορωνοϊός.

«Όσο οι άνθρωποι συγκεντρώνονται σε ομάδες, οι μεταδοτικές λοιμώξεις του αναπνευστικού θα είναι ένα πρόβλημα», είπε ο Cirrito.

«Ποτέ δεν σκέφτηκα τι βγαίνει από το στόμα μου όσο το περασμένο έτος.

Ο βήχας στο παντοπωλείο θα σας αποφέρει περίεργες εμφανίσεις για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Αλλά υπάρχουν τρόποι για να μετριαστούν οι κίνδυνοι και νομίζω ότι συσκευές σαν αυτές θα μπορούσαν να βοηθήσουν πολύ στον έλεγχο της εξάπλωσης ιογενών ασθενειών όπως το COVID-19 και να προσφέρουν στους ανθρώπους ηρεμία όταν βρίσκονται σε μεγάλα πλήθη».

Διαβάστε επίσης:

Διάγνωση της νόσου του Αλτσχάιμερ, η μελέτη ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον σχετικά με την πρωτεΐνη MTBR Tau σε εγκεφαλονωτιαίο υγρό

Η προηγούμενη μόλυνση COVID-19 δεν προστατεύει πλήρως τους νέους από την επαναμόλυνση

πηγή:

Επίσημη ιστοσελίδα της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον St.Louis