Covid-19 en heropening, Washington University-onderzoekers ontwerpen detectoren voor SARS-CoV-2 in de lucht
Covid-19 detectoren in de lucht, dé oplossing voor heropeningen? Over de hele wereld, inclusief Italië, is het grote probleem in dit stadium de heropening van openbare plaatsen en bedrijven. Onderzoekers van de Washington University bereiden een zeer nuttig hulpmiddel op dit gebied voor, namelijk druppeldetectoren met Covid-19 in de lucht
Als ze betrouwbaar en snel blijken te zijn, kan dit natuurlijk echt dingen veranderen: het ontsmetten van een ambulance of een doktersoperatie kon maar om één reden worden gedaan (de detectie van Covid-19 in de lucht), en dit zou van toepassing zijn op vele andere gebieden van het leven.
Kan een biosensor die ze jaren geleden hebben ontwikkeld voor de ziekte van Alzheimer, worden omgezet in een detector in de lucht van het virus dat COVID-19 veroorzaakt?
De biosensor was ontworpen om een Alzheimer-eiwit in de hersenen te meten, maar er was geen reden waarom het niet zou kunnen worden gebruikt om virale deeltjes in de lucht te detecteren, dachten ze. Cirrito en Yuede rekruteerden aerosolexpert Rajan Chakrabarty, PhD, een universitair hoofddocent energie, milieu en chemische technologie aan de McKelvey School of Engineering van de universiteit om te helpen bij het ontwerpen van een manier om snel te screenen op SARS-CoV-2, het virus dat COVID veroorzaakt. 19.
Nu, met de hulp van een subsidie van $ 900,000 van het National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism van de National Institutes of Health (NIH), heeft het team twee apparaten in de maak.
Een daarvan is een aërosoldetector die is ontworpen om continu de luchtkwaliteit te bewaken in grote verzamelplaatsen zoals conferentiezalen, luchthavens en scholen.
De andere is een blaastest die kan worden gebruikt om snel de gezondheid te meten van mensen die werkplekken of andere semi-openbare ruimtes betreden, net zoals thermische detectoren voor koorts al worden gebruikt op de Washington University Medical Campus.
Covid-19 en luchtverspreiding: onderzoekers aan de Washington University
"Laten we zeggen dat deze aerosoldetector afgaat bij een grote menigte mensen", zei Cirrito, de hoofdonderzoeker van de samenwerking.
“Je zou de kamer onmiddellijk kunnen ontruimen, zodat mensen niet veel tijd in een kamer doorbrengen met iemand die besmet en mogelijk besmettelijk is, en markeer die kamer voor verbeterde reiniging of desinfectie.
Dat zou de kans op een superspreidend evenement kunnen verkleinen. En de blaastest - je ademt erin, je krijgt een meting in realtime, als je duidelijk bent, ga je door en als je dat niet bent, word je doorverwezen voor verder testen. "
De biosensor was oorspronkelijk ontworpen om veranderingen in de niveaus van het Alzheimer-eiwit amyloïde bèta te detecteren.
Om de amyloïde biosensor om te zetten in een coronavirusdetector, hebben de onderzoekers het antilichaam dat amyloïde herkent, vervangen door een nanobody - een antilichaam van lama's - dat een eiwit uit het SARS-CoV-2-virus herkent.
Het nanobody is ontwikkeld bij de NIH in het laboratorium van David Brody, MD, PhD, een voormalig faculteitslid van de afdeling Neurologie aan de School of Medicine.
Nadat de biosensor opnieuw is ontworpen om SARS-CoV-2 te detecteren, moet deze worden getest als een sensor in de lucht. Maar er is een probleem: er is niet veel bekend over hoe de met virus beladen druppeltjes - verspreid door hoesten, niezen of zelfs ademen - door de lucht reizen, dus onderzoekers hebben geen manier om de metingen van de sensor te valideren.
"Er zijn veel onbeantwoorde vragen," zei Chakrabarty. De belangrijkste: wat zijn de rol van milieuomstandigheden en vervuiling bij transmissie?
Fijnstof zoals roet kan ongelooflijk lange afstanden afleggen; deeltjes van de bosbranden van vorig jaar in Californië hebben het tot continentaal Europa gehaald. Kunnen met virus beladen druppeltjes meeliften op een beetje roet en deze enorme afstanden afleggen?
En hoewel er modellen zijn die suggereren hoe vochtigheid, temperatuur, vervuiling en dergelijke van invloed zijn op de grootte en levensduur van druppeltjes, zijn ze niet experimenteel gevalideerd - niet tot op zekere hoogte om erop te vertrouwen dat een kleine sensor in een treinwagon de iemands nauwkeurig kan weergeven. risico van blootstelling.
Chakrabarty's experimenten zullen beginnen met het beantwoorden van vragen over monsters van vernevelde druppeltjes van geïnactiveerd SARS-CoV-2, die zullen worden verstrekt door de NIH en Jacoo Boon, PhD, een universitair hoofddocent geneeskunde.
Met afgestudeerde student Esther Monroe ontwikkelden de onderzoekers een roterende kamer in de omgeving die lijkt op een old-school roterende koffiebrandermand.
Binnenin kan een virusdruppel met een grootte van enkele tientallen nanometers tot een paar micron worden opgehangen, tot enkele uren in de kamer zwevend.
Onderzoekers zullen in staat zijn om bepaalde variabelen (temperatuur, vochtigheid en blootstelling aan UV-licht) in de kamer aan te passen om beter te begrijpen hoe deze verstoven deeltjes met virus reageren op veranderende omstandigheden, en ook hoe dat de detectie door de biosensor beïnvloedt.
Uiteindelijk zullen ze kunnen informeren hoe die variabelen van invloed zijn op het vermogen van een sensor om de deeltjes te detecteren.
Zodra ze een beter begrip hebben van hoe SARS-CoV-2-beladen druppeltjes worden beïnvloed door deze variabelen in een gekunstelde laboratoriumomgeving, komt de lucht beladen met fijne deeltjes, ook wel PM2.5 genoemd.
De vervuilde lucht zal met virusdruppels in de omgevingsroterende kamer worden ingebracht voor gedetailleerd onderzoek.
In deze fase staat de expertise van Chakrabarty centraal: in zijn laboratorium kan hij verschillende PM2.5-verontreinigende stoffen produceren - roet en organische stoffen zoals die van de bosbranden in Californië of van een kolencentrale.
"We willen weten wat er gebeurt als dit fijne stof in de omgevingslucht wordt aangetroffen", zei hij. "Kunnen de Covid-19 overleven op hun oppervlak en vervolgens worden ingeademd?"
Deze vragen moeten worden beantwoord voordat een versie van Cirrito's biosensor wordt uitgerold, aangepast om SARS-CoV-2 te detecteren.
Een beter begrip van hoe deze aerosoldeeltjes zich gedragen, zal onderzoekers helpen bepalen of de sensor alles registreert wat nodig is - of het nu op een heldere, stille dag in een landelijke omgeving is, of in een stad die wordt geplaagd door luchtvervuiling.
Als alles goed gaat, zal de COVID-19-pandemie binnenkort eindigen, maar het is slechts een kwestie van tijd voordat het volgende gevaarlijke virus in de lucht opduikt.
De apparaten kunnen worden bijgewerkt om andere bedreigingen te volgen door het SARS-CoV-2-antilichaam te vervangen door een specifiek voor een ander virus, aldus de onderzoekers, zoals een epidemische griepstam of het volgende coronavirus.
"Zolang mensen zich in groepen verzamelen, zullen besmettelijke luchtweginfecties een probleem zijn", zei Cirrito.
“Ik heb nog nooit zo vaak nagedacht over wat er uit mijn mond komt als in het afgelopen jaar.
Hoesten in de supermarkt levert je lange tijd rare blikken op.
Maar er zijn manieren om de gevaren te verminderen, en ik denk dat dergelijke apparaten de verspreiding van virale ziekten zoals COVID-19 in grote mate kunnen beheersen en mensen gemoedsrust kunnen geven in grote groepen. "
Lees ook:
Eerdere COVID-19-infectie beschermt jonge mensen niet volledig tegen herinfectie, blijkt uit studies
Bron:
Officiële website van de Washington University School of Medicine St.Louis