Covid-19 i ponownie otwarte, naukowcy z Washington University projektują detektory SARS-CoV-2 w powietrzu
Detektory Covid-19 w powietrzu, rozwiązanie na ponowne otwarcie? Na całym świecie, w tym we Włoszech, dużym problemem na tym etapie jest ponowne otwarcie miejsc publicznych i przedsiębiorstw. Naukowcy z Washington University przygotowują bardzo przydatne narzędzie w tej dziedzinie, a mianowicie detektory kropelek z Covid-19 w powietrzu
Oczywiście, jeśli okażą się niezawodne i szybkie, może to naprawdę zmienić sytuację: odkażanie ambulans lub operację lekarską można było wykonać tylko z jednego powodu (wykrycie Covid-19 w powietrzu), a dotyczyłoby to wielu innych dziedzin życia.
Czy opracowany wiele lat temu bioczujnik do wykrywania choroby Alzheimera mógłby zostać przekształcony w unoszący się w powietrzu detektor wirusa wywołującego COVID-19?
Biosensor został zaprojektowany do pomiaru białka choroby Alzheimera w mózgu, ale nie było powodu, dla którego nie można go było zmienić w celu wykrycia cząsteczek wirusa w powietrzu. Cirrito i Yuede zatrudnili eksperta ds. Aerozoli dr Rajana Chakrabarty'ego, profesora nadzwyczajnego inżynierii energetycznej, środowiskowej i chemicznej na uniwersyteckiej McKelvey School of Engineering, aby pomóc zaprojektować sposób szybkiego przesiewu pod kątem powietrznego SARS-CoV-2, wirusa wywołującego COVID- 19.
Teraz, dzięki grantowi w wysokości 900,000 XNUMX dolarów z National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism of the National Institutes of Health (NIH), zespół pracuje nad dwoma urządzeniami.
Jednym z nich jest detektor aerozolu przeznaczony do ciągłego monitorowania jakości powietrza w dużych miejscach zgromadzeń, takich jak sale konferencyjne, lotniska i szkoły.
Drugi to alkomat, którego można by użyć do szybkiego zmierzenia stanu zdrowia osób wchodzących do miejsc pracy lub innych obszarów półpublicznych, podobnie jak detektory termiczne do wykrywania gorączki są już używane na kampusie medycznym Uniwersytetu Waszyngtońskiego.
Covid-19 i dyfuzja w powietrzu: naukowcy z Washington University
„Powiedzmy, że ten detektor aerozolu działa w dużym tłumie ludzi” - powiedział Cirrito, główny badacz współpracy.
„Możesz natychmiast wyczyścić pokój, aby ludzie nie spędzali znacznej ilości czasu w pokoju z kimś, kto jest zarażony i prawdopodobnie zaraźliwy, i oznaczyć ten pokój do dokładniejszego czyszczenia lub dezynfekcji.
Może to zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia superprzeczytania. A alkomat - wdychasz go, odczytujesz go w czasie rzeczywistym, jeśli masz pewność, kontynuujesz pracę, a jeśli nie, zostajesz skierowany na dalsze testy. ”
Biosensor został pierwotnie zaprojektowany do wykrywania zmian poziomu białka amyloidu beta wirusa Alzheimera.
Aby przekształcić biosensor amyloidu w detektor koronawirusa, naukowcy zamienili przeciwciało rozpoznające amyloid na nanociało - przeciwciało z lam - rozpoznające białko wirusa SARS-CoV-2.
Nanociało zostało opracowane w NIH w laboratorium dr n. Med. Davida Brody'ego, byłego pracownika Wydziału Neurologii w School of Medicine.
Gdy biosensor zostanie przeprojektowany w celu wykrywania SARS-CoV-2, będzie musiał zostać przetestowany jako czujnik w powietrzu. Ale jest problem: niewiele wiadomo na temat tego, jak obładowane wirusami kropelki - rozprowadzane przez kaszel, kichanie, a nawet oddychanie - przemieszczają się w powietrzu, więc naukowcy nie będą mieli sposobu, aby zweryfikować odczyty czujnika.
„Jest wiele pytań bez odpowiedzi” - powiedział Chakrabarty. Najważniejsze z nich: jaka jest rola warunków środowiskowych i zanieczyszczeń w transmisji?
Drobne cząstki stałe, takie jak sadza, mogą podróżować na niewiarygodnie duże odległości; cząsteczki z zeszłorocznych pożarów w Kalifornii dotarły aż do Europy kontynentalnej. Czy kropelki zawierające wirusy mogą złapać przejażdżkę na odrobinie sadzy i pokonywać tak ogromne odległości?
I chociaż istnieją modele, które sugerują, jak wilgotność, temperatura, zanieczyszczenie itp. Wpływają na wielkość i żywotność kropelek, nie zostały one sprawdzone eksperymentalnie - nie w stopniu, w jakim można mieć pewność, że mały czujnik w wagonie może dokładnie odwzorować czyjąś osobę. ryzyko narażenia.
Eksperymenty Chakrabarty'ego rozpoczną się od odpowiedzi na pytania dotyczące próbek aerozolowanych kropelek inaktywowanego SARS-CoV-2, które zostaną dostarczone przez NIH i dr Jacoo Boon, profesora medycyny.
Wraz ze studentką, Esther Monroe, naukowcy opracowali środowiskową komorę obrotową, która przypomina oldschoolowy obrotowy kosz do palenia kawy.
Wewnątrz można zawiesić kropelkę wirusa o wielkości od kilkudziesięciu nanometrów do kilku mikronów, unoszącą się w komorze nawet przez kilka godzin.
Naukowcy będą w stanie dostosować pewne zmienne (temperatura, wilgotność i ekspozycja na promieniowanie UV) w komorze, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób te aerozolowane cząsteczki z wirusem reagują na zmieniające się warunki, a także jak wpływa to na wykrywanie przez biosensor.
Ostatecznie będą w stanie poinformować, jak te zmienne wpływają na zdolność czujnika do wykrywania cząstek.
Kiedy już lepiej zrozumieją, w jaki sposób te zmienne wpływają na kropelki obciążone SARS-CoV-2 w wymyślonym, laboratoryjnym otoczeniu, do powietrza dostaje się powietrze wypełnione drobnymi cząstkami stałymi, znanymi również jako PM2.5.
Zanieczyszczone powietrze zostanie wprowadzone do środowiskowej komory obrotowej wraz z kropelkami wirusa w celu szczegółowego zbadania.
W tej fazie wiedza specjalistyczna Chakrabarty'ego jest kluczowa: w swoim laboratorium może wytwarzać różne zanieczyszczenia PM2.5 - sadzę i substancje organiczne, takie jak te z pożarów w Kalifornii lub z elektrowni węglowej.
„Chcemy wiedzieć, co się stanie, gdy w otaczającym powietrzu znajdzie się ten drobny pył” - powiedział. „Czy Covid-19 może przetrwać na powierzchni, a następnie zostać wdychany?”
Na te pytania należy odpowiedzieć przed wprowadzeniem wersji biosensora Cirrito, zmodyfikowanej w celu wykrywania SARS-CoV-2.
Lepsze zrozumienie, jak zachowują się te cząsteczki aerozolu, pomoże naukowcom określić, czy czujnik wychwytuje wszystko, co powinien - czy to w pogodny, spokojny dzień na wsi, czy w mieście nękanym zanieczyszczeniem powietrza.
Jeśli wszystko pójdzie dobrze, pandemia COVID-19 wkrótce się skończy, ale to tylko kwestia czasu, zanim pojawi się kolejny niebezpieczny wirus przenoszony drogą powietrzną.
Naukowcy stwierdzili, że urządzenia można by zaktualizować w celu monitorowania innych zagrożeń, zastępując przeciwciało SARS-CoV-2 przeciwciałem specyficznym dla innego wirusa, na przykład epidemicznym szczepem grypy lub kolejnym koronawirusem.
„Dopóki ludzie będą gromadzić się w grupach, zaraźliwe infekcje dróg oddechowych będą problemem” - powiedział Cirrito.
„Nigdy nie myślałem o tym, co wydobywa się z moich ust tak często, jak w zeszłym roku.
Kaszel w sklepie spożywczym sprawi, że przez długi czas będziesz wyglądać dziwnie.
Ale są sposoby na złagodzenie niebezpieczeństw i myślę, że urządzenia takie jak te mogą znacznie przyczynić się do kontrolowania rozprzestrzeniania się chorób wirusowych, takich jak COVID-19, i zapewnić ludziom spokój ducha w dużych tłumach ”.
Czytaj także:
Źródło:
Oficjalna strona internetowa Washington University School of Medicine St.Louis