Covid-19 och återupptagande, forskare vid Washington University designar detektorer för SARS-CoV-2 i luften

Covid-19-detektorer i luften, lösningen för återöppningar? Över hela världen, inklusive Italien, är det stora problemet i detta skede återupptagandet av offentliga platser och företag. Forskare vid Washington University förbereder ett mycket användbart verktyg inom detta område, nämligen droppdetektorer med Covid-19 i luften

Naturligtvis, om de visar sig vara tillförlitliga och snabba, kan detta verkligen förändra saker: sanera en ambulans eller en läkarmottagning kunde bara göras av en anledning (upptäckt av Covid-19 i luften), och detta skulle gälla många andra livsområden.

Kan en biosensor som de utvecklade för år sedan för Alzheimers sjukdom omvandlas till en luftburet detektor av viruset som orsakar COVID-19?

Biosensorn var utformad för att mäta ett Alzheimersprotein i hjärnan, men det fanns ingen anledning att det inte kunde användas för att upptäcka viruspartiklar i luften istället, trodde de. Cirrito och Yuede rekryterade aerosolexpert Rajan Chakrabarty, doktor, docent i energi, miljö och kemiteknik vid universitetets McKelvey School of Engineering för att hjälpa till att utforma ett sätt att snabbt screena för luftburet SARS-CoV-2, viruset som orsakar COVID- 19.

Nu, med hjälp av ett bidrag på 900,000 XNUMX dollar från National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism of the National Institutes of Health (NIH), har teamet två enheter på gång.

Den ena är en aerosoldetektor utformad för att kontinuerligt övervaka luftkvaliteten i stora samlingsplatser som konferenslokaler, flygplatser och skolor.

Den andra är en andningsapparat som kan användas för att snabbt mäta hälsan hos människor som kommer in på arbetsplatser eller andra halvpolitiska områden, precis som termiska detektorer för feber redan används på Washington University Medical Campus.

Covid-19 och luftburen diffusion: forskare vid Washington University

"Låt oss säga att denna aerosoldetektor går av i en stor folkmassa", säger Cirrito, huvudutredaren för samarbetet.

”Du kan rensa rummet omedelbart så att människor inte spenderar betydande mängder tid i ett rum med någon som är smittad och eventuellt smittsam och markera det rummet för förbättrad rengöring eller desinfektion.

Det kan minska sannolikheten för en superspreading-händelse. Och andningsapparaten - du andas in i den, du får en avläsning i realtid, om du är tydlig fortsätter du och om du inte gör det blir du hänvisad till vidare test.

Biosensorn var ursprungligen utformad för att detektera förändringar i nivåerna av Alzheimers protein amyloid beta.

För att omvandla amyloidbiosensorn till en koronavirusdetektor bytte forskarna ut antikroppen som känner igen amyloiden mot en nanokropp - en antikropp från lamaer - som känner igen ett protein från SARS-CoV-2-viruset.

Nanokroppen utvecklades vid NIH i laboratoriet för David Brody, MD, doktor, en före detta fakultetsmedlem vid Institutionen för neurologi vid School of Medicine.

När biosensorn har designats om för att upptäcka SARS-CoV-2 måste den testas som en luftburet sensor. Men det finns ett problem: Inte mycket är känt om hur de virusbelagda dropparna - sprids genom hosta, nysningar eller till och med andas - reser genom luften, så forskare kommer inte att kunna validera sensorns avläsningar.

"Det finns många obesvarade frågor", sa Chakrabarty. Viktigaste bland dem: vilka roller har miljöförhållandena och föroreningarna i överföringen?

Fina partiklar som sot kan resa otroligt långa sträckor; partiklar från förra årets bränder i Kalifornien har gjort det så långt som till kontinentaleuropa. Skulle virusbelagda droppar kunna åka på lite sot och resa dessa stora avstånd?

Och även om det finns modeller som föreslår hur fuktighet, temperatur, föroreningar och liknande påverkar dropparnas storlek och livslängd, har de inte validerats experimentellt - inte i en viss grad för att ha förtroende för att en liten sensor i en tågbil kan skildra en exakt risk för exponering.

Chakrabartys experiment börjar med att svara på frågor om prover av aerosoliserade droppar av inaktiverade SARS-CoV-2, som kommer att tillhandahållas av NIH och Jacoo Boon, doktor, docent i medicin.

Med doktoranden Esther Monroe utvecklade forskarna en roterande kammare för miljön som liknar en roterande kaffekokare från gamla skolor.

Inuti kan en virusdroppe som sträcker sig i storlek från några tiotals nanometer till ett par mikron hängas upp och flyter i kammaren i upp till flera timmar.

Forskare kommer att kunna justera vissa variabler (temperatur, fuktighet och UV-ljusexponering) i kammaren för att bättre förstå hur dessa aerosoliserade partiklar med virus reagerar på förändrade förhållanden, liksom hur det påverkar detekteringen av biosensorn.

I slutändan kommer de att kunna informera hur dessa variabler påverkar sensorns förmåga att detektera partiklarna.

När de väl har fått en bättre förståelse för hur SARS-CoV-2-laddade droppar påverkas av dessa variabler i en konstruerad, laboratoriemiljö, kommer luften med fin partiklar, även känd som PM2.5.

Den förorenade luften kommer att införas i den omgivande roterande kammaren med virala droppar för detaljerad undersökning.

I denna fas är Chakrabartys expertis nyckeln: I sitt laboratorium kan han producera olika PM2.5-föroreningar - sot och organiska ämnen som de från Kaliforniens löpeld eller från ett kolkraftverk.

"Vi vill veta vad som händer när detta fina partiklar finns i den omgivande luften", sa han. "Kan Covid-19 överleva på sina ytor och sedan inhaleras?"

Dessa frågor måste hanteras innan en version av Cirritos biosensor rullas ut, modifierad för att upptäcka SARS-CoV-2.

En bättre förståelse för hur dessa aerosolpartiklar beter sig hjälper forskare att avgöra om sensorn plockar upp allt som den borde - oavsett om det är en klar, still dag på landsbygden eller i en stad som är plågad av luftföroreningar.

Om allt går bra kommer COVID-19-pandemin att sluta snart, men det är bara en tidsfråga tills nästa farliga luftburna virus dyker upp.

Enheterna kan uppdateras för att övervaka andra hot genom att ersätta SARS-CoV-2-antikroppen med en specifik för ett annat virus, säger forskarna, till exempel en epidemi av influensa eller nästa coronavirus.

"Så länge människor samlas i grupper kommer smittsamma luftvägsinfektioner att vara ett problem", säger Cirrito.

”Jag har aldrig tänkt på vad som kommer ut ur min mun så mycket som jag har gjort det senaste året.

Hosta i mataffären kommer att ge dig konstiga utseende under lång tid.

Men det finns sätt att mildra farorna, och jag tror att sådana apparater kan gå långt för att kontrollera spridningen av virussjukdomar som COVID-19 och ge människor sinnesro i stora folkmassor. ”

Läs också:

Diagnos av Alzheimers sjukdom, studien av forskare vid Washington University på MTBR Tau-protein i hjärnvätska

Tidigare COVID-19-infektion skyddar inte unga människor helt mot återinfektion, visar studier

källa:

Washington University School of Medicine St.Louis officiella webbplats

Du kanske också gillar