Covid-19 un atsākšana, Vašingtonas universitātes pētnieki projektē SARS-CoV-2 detektorus gaisā
Covid-19 detektori gaisā, risinājums atkārtotai atvēršanai? Visā pasaulē, ieskaitot Itāliju, šajā posmā galvenā problēma ir sabiedrisko vietu un uzņēmumu atjaunošana. Vašingtonas universitātes pētnieki šajā jomā gatavo ļoti noderīgu rīku, proti, pilienu detektorus ar gaisā esošo Covid-19
Protams, ja tās izrādīsies uzticamas un ātras, tas patiešām varētu mainīt lietas: sanitāriju ātrā palīdzība vai ārsta operāciju varēja veikt tikai viena iemesla dēļ (Covid-19 noteikšana gaisā), un tas attiektos uz daudzām citām dzīves jomām.
Vai biosensoru, ko viņi pirms gadiem izstrādāja Alcheimera slimībai, varētu pārveidot par vīrusa detektoru, kas izraisa COVID-19?
Biosensors tika izstrādāts, lai izmērītu Alcheimera olbaltumvielu smadzenēs, taču nebija iemesla, ka to nevarētu izmantot vīrusu daļiņu noteikšanai gaisā, viņi domāja. Cirrito un Yuede pieņēma darbā aerosolu ekspertu Radžanu Čakrabartiju, doktoru, universitātes McKelvey inženieru skolas enerģētikas, vides un ķīmijas inženierzinātņu asociēto profesoru, lai palīdzētu izstrādāt veidu, kā ātri pārbaudīt gaisā esošo SARS-CoV-2, vīrusu, kas izraisa COVID- 19.
Tagad, izmantojot Nacionālo veselības institūtu (NIH) Nacionālā alkohola pārmērīgas lietošanas un alkoholisma institūta 900,000 XNUMX ASV dolāru lielu atbalstu, komandai ir divas ierīces.
Viens no tiem ir aerosola detektors, kas paredzēts, lai nepārtraukti uzraudzītu gaisa kvalitāti lielās pulcēšanās vietās, piemēram, konferenču zālēs, lidostās un skolās.
Otrs ir alkometrs, ko varētu izmantot, lai ātri novērtētu to cilvēku veselību, kuri ienāk darba vietās vai citās daļēji sabiedriskās vietās, tāpat kā Vašingtonas Universitātes Medicīnas pilsētiņā jau tiek izmantoti drudža termiskie detektori.
Covid-19 un gaisā izplatītā difūzija: Vašingtonas universitātes pētnieki
"Pieņemsim, ka šis aerosola detektors iedarbojas lielā cilvēku pūlī," sacīja sadarbības galvenais pētnieks Cirrito.
"Jūs varētu nekavējoties iztīrīt telpu, lai cilvēki netērētu ievērojamu laiku telpā ar kādu, kurš ir inficēts un, iespējams, lipīgs, un atzīmējiet šo telpu, lai uzlabotu tīrīšanu vai dezinfekciju.
Tas varētu mazināt varbūtību, ka notiks pārplatīšanās notikums. Un alkometrs - jūs tajā ieelpojat, reāllaikā saņemat nolasījumu, ja jums ir skaidrs, ka jūs turpinat un ja neesat, jūs novirza uz turpmāku pārbaudi. ”
Biosensors sākotnēji tika izstrādāts, lai noteiktu Alcheimera olbaltumvielu amiloidas beta līmeņa izmaiņas.
Lai amiloido biosensoru pārveidotu par koronavīrusa detektoru, pētnieki apmainīja antivielu, kas atpazīst amiloidu, pret nanobodu - antivielu no lamām -, kas atpazīst proteīnu no SARS-CoV-2 vīrusa.
Nanobody tika izstrādāts NIH David Brody, MD, PhD laboratorijā, bijušais Medicīnas skolas Neiroloģijas katedras mācībspēks.
Kad biosensors ir pārveidots, lai noteiktu SARS-CoV-2, tas būs jāpārbauda kā gaisa sensors. Bet ir problēma: nav daudz zināms par to, kā ar vīrusu pilieni pilieni, kas izplatās klepojot, šķaudot vai pat elpojot, pārvietojas pa gaisu, tāpēc pētniekiem nebūs iespējas apstiprināt sensora rādījumus.
"Ir daudz neatbildētu jautājumu," sacīja Čakrabarti. Galvenais no tiem: kāda ir vides apstākļu un piesārņojuma loma pārnešanā?
Smalkas daļiņas, piemēram, kvēpi, var nobraukt neticami lielus attālumus; daļiņas no pagājušā gada ugunsgrēkiem Kalifornijā ir nokļuvušas līdz pat kontinentālajai Eiropai. Vai vīrusu pārpilnās pilītes varētu izbraukt ar nelielu kvēpu daudzumu un nobraukt šos milzīgos attālumus?
Lai gan ir modeļi, kas liecina, kā mitrums, temperatūra, piesārņojums un tamlīdzīgi ietekmē pilienu lielumu un kalpošanas laiku, tie nav eksperimentāli apstiprināti - ne tādā mērā, lai būtu pārliecība, ka mazais vilciena vagona sensors var precīzi attēlot savu iedarbības risks.
Čakrabartijas eksperimenti sāksies ar atbildēm uz jautājumiem par inaktivētu SARS-CoV-2 aerosolizētu pilienu paraugiem, kurus nodrošinās NIH un medicīnas asociētais profesors Džakū Būns.
Kopā ar maģistranti Esteri Monro pētnieki izstrādāja rotējošu vides kameru, kas atgādina vecās skolas rotējošu kafijas grauzdēšanas grozu.
Iekšpusē var apturēt vīrusa pilienu, kura lielums svārstās no dažiem desmitiem nanometru līdz pāris mikroniem un kas peld kamerā līdz pat vairākām stundām.
Pētnieki varēs pielāgot noteiktus mainīgos lielumus (temperatūra, mitrums un UV gaismas iedarbība) kamerā, lai labāk izprastu, kā šīs aerosolizētās daļiņas ar vīrusu reaģē uz mainīgajiem apstākļiem, kā arī to, kā tas ietekmē biosensora noteikšanu.
Galu galā viņi varēs informēt, kā šie mainīgie ietekmē sensora spēju noteikt daļiņas.
Kad viņi ir labāk izpratuši, kā šie mainīgie lielumi izdomātā laboratorijas apstākļos ietekmē SARS-CoV-2 pilnas pilienus, ienāk gaiss ar smalkām daļiņām, kas pazīstams arī kā PM2.5.
Piesārņotais gaiss tiks ievadīts vides rotācijas kamerā ar vīrusa pilieniņiem detalizētai izpētei.
Šajā fāzē galvenā nozīme ir Čakrabartija kompetencei: viņš savā laboratorijā var radīt dažādus PM2.5 piesārņotājus - kvēpus un organiskās vielas, piemēram, Kalifornijas ugunsgrēku vai ogļu elektrostacijas.
"Mēs vēlamies uzzināt, kas notiek, kad šīs smalkās daļiņas tiek atrastas apkārtējā gaisā," viņš teica. "Vai Covid-19 var izdzīvot uz savas virsmas un pēc tam to ieelpot?"
Šie jautājumi ir jāatrisina pirms Cirrito biosensora versijas izlaišanas, kas modificēta, lai noteiktu SARS-CoV-2.
Labāka izpratne par šo aerosola daļiņu izturēšanos palīdzēs pētniekiem noteikt, vai sensors uztver visu nepieciešamo - vai nu skaidrā, mierīgā dienā lauku vidē, vai pilsētā, kuru nomoka gaisa piesārņojums.
Ja viss izdosies, COVID-19 pandēmija drīz beigsies, taču ir tikai laika jautājums, līdz parādīsies nākamais bīstamais gaisā esošais vīruss.
Ierīces varētu atjaunināt, lai uzraudzītu citus draudus, aizstājot SARS-CoV-2 antivielas ar citu vīrusam specifiskām, pēc pētnieku domām, piemēram, gripas epidēmijas celmu vai nākamo koronavīrusu.
"Kamēr cilvēki pulcējas grupās, lipīgu elpceļu infekcijas būs problēma," sacīja Cirrito.
"Es nekad neesmu domājis par to, kas nāk no manas mutes tik daudz, cik man bija pagājušajā gadā.
Klepus pārtikas veikalā jūs ilgu laiku nopelnīsit dīvainu izskatu.
Bet ir veidi, kā mazināt briesmas, un es domāju, ka tādas ierīces kā šis varētu ievērojami palīdzēt kontrolēt tādu vīrusu slimību izplatību kā COVID-19 un dot cilvēkiem mieru, atrodoties lielos pūļos. "
Lasīt arī:
Iepriekšējā COVID-19 infekcija pilnībā neaizsargā jauniešus pret atkārtotu inficēšanos
Avots:
Vašingtonas universitātes Medicīnas skolas St.Louis oficiālā vietne