Covid-19 og gjenåpning, Washington University forskere designer detektorer for SARS-CoV-2 i luften
Covid-19 detektorer i luften, løsningen for gjenåpninger? Over hele verden, inkludert Italia, er det store problemet på dette stadiet gjenåpning av offentlige steder og virksomheter. Forskere ved Washington University forbereder et veldig nyttig verktøy på dette området, nemlig dråpedetektorer med Covid-19 i luften
Selvfølgelig, hvis de viser seg å være pålitelige og raske, kan dette virkelig endre ting: å desinfisere en ambulanse eller en legekirurgi kunne bare gjøres av en grunn (påvisning av Covid-19 i luften), og dette ville gjelde mange andre livsområder.
Kan en biosensor de utviklet for mange år siden for Alzheimers sykdom konverteres til en luftbåren detektor av viruset som forårsaker COVID-19?
Biosensoren ble designet for å måle et Alzheimers protein i hjernen, men det var ingen grunn til at det ikke kunne brukes på nytt for å oppdage viruspartikler i luften i stedet, trodde de. Cirrito og Yuede rekrutterte aerosolekspert Rajan Chakrabarty, PhD, lektor i energi, miljø og kjemiteknikk ved universitetets McKelvey School of Engineering for å hjelpe til med å designe en måte å raskt skjerme for luftbårne SARS-CoV-2, viruset som forårsaker COVID- 19.
Nå, ved hjelp av et tilskudd på 900,000 dollar fra National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism of the National Institutes of Health (NIH), har teamet to enheter på jobb.
Den ene er en aerosoldetektor designet for kontinuerlig å overvåke luftkvaliteten på store samlingssteder som konferansesaler, flyplasser og skoler.
Den andre er en åndedrettsvern som kan brukes til å raskt måle helsen til mennesker som kommer inn på arbeidsplasser eller andre semi-offentlige områder, akkurat som termiske detektorer for feber allerede brukes på Washington University Medical Campus.
Covid-19 og luftbåren diffusjon: forskere ved Washington University
"La oss si at denne aerosoldetektoren går av i en stor mengde mennesker," sa Cirrito, hovedforsker av samarbeidet.
“Du kan rydde rommet umiddelbart slik at folk ikke tilbringer betydelig tid i et rom med noen som er smittet og muligens smittsom, og markere det rommet for forbedret rengjøring eller desinfisering.
Dette kan redusere sannsynligheten for å ha en overspredende hendelse. Og pusteapparatet - du puster inn i det, du får en lesing i sanntid, hvis du er klar, fortsetter du, og hvis du ikke er det, blir du henvist for videre testing. ”
Biosensoren ble opprinnelig designet for å oppdage endringer i nivåene av Alzheimers protein amyloid beta.
For å konvertere amyloidbiosensoren til en koronavirusdetektor byttet forskerne ut antistoffet som gjenkjenner amyloid for et nanobody - et antistoff fra lamaer - som gjenkjenner et protein fra SARS-CoV-2-viruset.
Nanobody ble utviklet ved NIH i laboratoriet til David Brody, MD, PhD, et tidligere fakultetsmedlem ved Institutt for nevrologi ved School of Medicine.
Når biosensoren er redesignet for å oppdage SARS-CoV-2, må den testes som en luftbåren sensor. Men det er et problem: Det er ikke mye man vet om hvordan virusbelagte dråper - spredt ved hoste, nysing eller til og med puste - beveger seg gjennom luften, slik at forskere ikke har en måte å validere sensorens avlesninger på.
"Det er mange ubesvarte spørsmål," sa Chakrabarty. Sjef blant dem: hva er rollene til miljøforhold og forurensning i overføring?
Fint partikler som sot kan reise utrolig lange avstander; partikler fra fjorårets skogbranner i California har gjort det så langt som det kontinentale Europa. Kan virusbelaste dråper kjøre litt på sot og reise disse store avstandene?
Og selv om det finnes modeller som antyder hvordan fuktighet, temperatur, forurensning og lignende påvirker dråpens størrelse og levetid, har de ikke blitt validert eksperimentelt - ikke til en viss grad for å ha tillit til at en liten sensor i en togbil nøyaktig kan skildre ens risiko for eksponering.
Chakrabartys eksperimenter vil begynne med å svare på spørsmål om prøver av aerosoliserte dråper av inaktiverte SARS-CoV-2, som vil bli levert av NIH og Jacoo Boon, PhD, lektor i medisin.
Med kandidatstudenten Esther Monroe utviklet forskerne et roterende miljøkammer som ligner en roterende kaffekoker.
Innvendig kan en virusdråpe som varierer i størrelse fra noen titalls nanometer til et par mikron, bli suspendert, og flyter i kammeret i opptil flere timer.
Forskere vil kunne justere visse variabler (temperatur, fuktighet og UV-lyseksponering) i kammeret for bedre å forstå hvordan disse aerosoliserte partiklene med virus reagerer på endrede forhold, samt hvordan det påvirker deteksjonen av biosensoren.
Til slutt vil de være i stand til å informere hvordan disse variablene påvirker sensorens evne til å oppdage partiklene.
Når de har fått en bedre forståelse av hvordan SARS-CoV-2-dråper blir påvirket av disse variablene i en konstruert laboratorieinnstilling, kommer luften lastet med fint partikler, også kjent som PM2.5.
Den forurensede luften vil bli ført inn i det roterende kammeret med virale dråper for detaljert undersøkelse.
I denne fasen er Chakrabartys ekspertise nøkkelen: I laboratoriet kan han produsere forskjellige PM2.5-forurensende stoffer - sot og organiske stoffer som de fra brann i California eller fra et kullkraftverk.
"Vi vil vite hva som skjer når dette fine partiklene blir funnet i den omgivende luften," sa han. "Kan Covid-19 overleve på overflaten og deretter bli inhalert?"
Disse spørsmålene må tas opp før du lanserer en versjon av Cirritos biosensor, modifisert for å oppdage SARS-CoV-2.
En bedre forståelse av hvordan disse aerosolpartiklene oppfører seg, vil hjelpe forskere til å avgjøre om sensoren tar opp alt den skal - enten det er på en klar, stille dag i landlige omgivelser eller i en by plaget med luftforurensning.
Hvis alt går bra, vil COVID-19-pandemien snart slutte, men det er bare et spørsmål om tid til neste farlige luftbårne virus dukker opp.
Enhetene kan oppdateres for å overvåke andre trusler ved å erstatte SARS-CoV-2-antistoffet med ett spesifikt for et annet virus, sa forskerne, for eksempel en epidemisk stamme av influensa eller neste coronavirus.
"Så lenge folk samles i grupper, vil smittsomme luftveisinfeksjoner være et problem," sa Cirrito.
“Jeg har aldri tenkt på hva som kommer ut av munnen min så mye som jeg har gjort det siste året.
Hoste i matbutikken vil tjene deg rare utseende i lang tid.
Men det er måter å redusere farene, og jeg tror enheter som disse kan komme langt i retning av å kontrollere spredningen av virussykdommer som COVID-19 og gi folk sjelefred når de er i store folkemengder. "
Les også:
Tidligere COVID-19-infeksjon beskytter ikke unge mennesker mot reinfeksjon, viser studieprogrammer
kilde:
Washington University School of Medicine St.Louis offisielle nettside