Covid-19 และการเปิดอีกครั้งนักวิจัยของมหาวิทยาลัยวอชิงตันกำลังออกแบบเครื่องตรวจจับสำหรับ SARS-CoV-2 ในอากาศ
เครื่องตรวจจับโควิด -19 ในอากาศทางออกสำหรับการเปิดใหม่? ทั่วโลกรวมทั้งอิตาลีประเด็นใหญ่ในขั้นตอนนี้คือการเปิดสถานที่สาธารณะและธุรกิจอีกครั้ง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกำลังเตรียมเครื่องมือที่มีประโยชน์มากในด้านนี้ ได้แก่ เครื่องตรวจจับหยดด้วย Covid-19 ในอากาศ
แน่นอนว่าหากพวกเขาพิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้และรวดเร็วสิ่งนี้อาจเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆได้จริง ๆ : การฆ่าเชื้อ รถพยาบาล หรือการผ่าตัดของแพทย์สามารถทำได้ด้วยเหตุผลเดียวเท่านั้น (การตรวจพบ Covid-19 ในอากาศ) และสิ่งนี้จะนำไปใช้กับชีวิตอื่น ๆ อีกมากมาย
ไบโอเซนเซอร์ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นเมื่อหลายปีก่อนสำหรับโรคอัลไซเมอร์สามารถเปลี่ยนเป็นเครื่องตรวจจับไวรัสในอากาศที่เป็นสาเหตุของ COVID-19 ได้หรือไม่
ไบโอเซนเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดโปรตีนอัลไซเมอร์ในสมอง แต่ไม่มีเหตุผลใดที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อตรวจจับอนุภาคไวรัสในอากาศแทนได้ Cirrito และ Yuede คัดเลือกผู้เชี่ยวชาญด้านละอองลอย Rajan Chakrabarty, PhD, รองศาสตราจารย์ด้านพลังงาน, วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมและเคมีที่ McKelvey School of Engineering ของมหาวิทยาลัยเพื่อช่วยออกแบบวิธีการคัดกรอง SARS-CoV-2 ในอากาศอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นไวรัสที่ทำให้เกิด COVID- 19.
ตอนนี้ด้วยความช่วยเหลือของเงินสนับสนุน $ 900,000 จากสถาบันการใช้แอลกอฮอล์ในทางที่ผิดและโรคพิษสุราเรื้อรังของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) ทีมงานมีอุปกรณ์สองอย่างในการทำงาน
หนึ่งคือเครื่องตรวจจับละอองลอยที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบคุณภาพอากาศอย่างต่อเนื่องในสถานที่ชุมนุมขนาดใหญ่เช่นห้องประชุมสนามบินและโรงเรียน
อีกเครื่องหนึ่งคือเครื่องช่วยหายใจที่สามารถใช้ในการวัดสุขภาพของผู้คนที่เข้ามาในสถานที่ทำงานหรือพื้นที่กึ่งสาธารณะอื่น ๆ ได้อย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับเครื่องตรวจจับความร้อนสำหรับไข้ที่ถูกนำมาใช้ในวิทยาเขตการแพทย์ของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน
Covid-19 และการแพร่กระจายในอากาศ: นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน
“ สมมติว่าเครื่องตรวจจับละอองลอยนี้เกิดขึ้นท่ามกลางผู้คนจำนวนมาก” Cirrito ผู้ตรวจสอบหลักของการทำงานร่วมกันกล่าว
“ คุณสามารถเคลียร์ห้องได้ทันทีเพื่อไม่ให้ผู้คนใช้เวลาอยู่ในห้องกับคนที่ติดเชื้อและอาจเป็นโรคติดต่อเป็นเวลานานและทำเครื่องหมายในห้องนั้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำความสะอาดหรือฆ่าเชื้อโรค
ซึ่งสามารถลดความเป็นไปได้ที่จะมีเหตุการณ์แพร่กระจายมากขึ้น และเครื่องช่วยหายใจ - คุณหายใจเข้าไปคุณจะได้รับการอ่านแบบเรียลไทม์หากคุณชัดเจนคุณจะดำเนินการต่อไปและหากคุณไม่ได้รับการแนะนำให้ทำการทดสอบเพิ่มเติม”
เดิมไบโอเซนเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของระดับโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าของอัลไซเมอร์
ในการแปลงไบโอเซนเซอร์ของอะไมลอยด์เป็นเครื่องตรวจจับโคโรนาไวรัสนักวิจัยได้เปลี่ยนแอนติบอดีที่รู้จักอะไมลอยด์เป็นนาโนบอดี้ซึ่งเป็นแอนติบอดีจากลามาสซึ่งรับรู้โปรตีนจากไวรัสซาร์ส - โควี -2
นาโนบอดี้ได้รับการพัฒนาที่ NIH ในห้องปฏิบัติการของ David Brody, MD, PhD ซึ่งเป็นอดีตอาจารย์ในภาควิชาประสาทวิทยาที่คณะแพทยศาสตร์
เมื่อไบโอเซนเซอร์ได้รับการออกแบบใหม่เพื่อตรวจจับ SARS-CoV-2 แล้วจะต้องได้รับการทดสอบเป็นเซ็นเซอร์ในอากาศ แต่มีปัญหา: ไม่ค่อยมีใครรู้ว่าละอองของไวรัสแพร่กระจายโดยการไอจามหรือแม้แต่การหายใจ - เดินทางผ่านอากาศได้อย่างไรดังนั้นนักวิจัยจึงไม่มีวิธีตรวจสอบการอ่านของเซ็นเซอร์
“ มีคำถามมากมายที่ยังไม่ได้รับคำตอบ” Chakrabarty กล่าว หัวหน้าหมู่พวกเขา: อะไรคือบทบาทของสภาพแวดล้อมและมลพิษในการแพร่เชื้อ?
ฝุ่นละอองขนาดเล็กเช่นเขม่าสามารถเดินทางได้ในระยะทางไกลอย่างไม่น่าเชื่อ อนุภาคจากไฟป่าในแคลิฟอร์เนียเมื่อปีที่แล้วทำให้มันไปไกลถึงทวีปยุโรป ละอองของไวรัสสามารถผูกปมกับเขม่าเล็กน้อยและเดินทางไปในระยะทางที่กว้างใหญ่เหล่านี้ได้หรือไม่?
และแม้ว่าจะมีแบบจำลองที่แนะนำว่าความชื้นอุณหภูมิมลพิษและสิ่งที่คล้ายกันส่งผลต่อขนาดและอายุการใช้งานของละอองอย่างไร แต่ก็ยังไม่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องในการทดลอง - ไม่ใช่ในระดับที่จะมั่นใจได้ว่าเซ็นเซอร์ขนาดเล็กในรถรถไฟสามารถแสดงภาพได้อย่างถูกต้อง ความเสี่ยงต่อการสัมผัส
การทดลองของ Chakrabarty จะเริ่มต้นด้วยการตอบคำถามเกี่ยวกับตัวอย่างละอองลอยของ SARS-CoV-2 ที่ไม่มีการใช้งานซึ่งจะจัดทำโดย NIH และ Jacoo Boon, PhD, รองศาสตราจารย์ด้านการแพทย์
กับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Esther Monroe นักวิจัยได้พัฒนาห้องหมุนเพื่อสิ่งแวดล้อมที่มีลักษณะคล้ายกับตะกร้าคั่วกาแฟแบบหมุนของโรงเรียนเก่า
ภายในหยดไวรัสที่มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่สิบนาโนเมตรไปจนถึงสองไมครอนสามารถลอยอยู่ในห้องได้นานถึงหลายชั่วโมง
นักวิจัยจะสามารถปรับตัวแปรบางอย่าง (อุณหภูมิความชื้นและการเปิดรับแสง UV) ในห้องเพื่อทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่าอนุภาคละอองลอยที่มีไวรัสเหล่านี้ตอบสนองต่อสภาวะที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรรวมถึงผลกระทบที่ไบโอเซนเซอร์ตรวจจับ
ในที่สุดพวกเขาจะสามารถแจ้งให้ทราบว่าตัวแปรเหล่านั้นมีผลต่อความสามารถของเซ็นเซอร์ในการตรวจจับอนุภาคอย่างไร
เมื่อพวกเขามีความเข้าใจดีขึ้นว่าละอองที่รับภาระ SARS-CoV-2 ได้รับผลกระทบจากตัวแปรเหล่านี้อย่างไรในสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการในอากาศที่เต็มไปด้วยฝุ่นละอองขนาดเล็กหรือที่เรียกว่า PM2.5
อากาศเสียจะถูกนำเข้าไปในห้องหมุนด้านสิ่งแวดล้อมพร้อมละอองของไวรัสเพื่อการตรวจสอบโดยละเอียด
ในขั้นตอนนี้ความเชี่ยวชาญของ Chakrabarty เป็นกุญแจสำคัญ: ในห้องทดลองของเขาเขาสามารถผลิตสารมลพิษ PM2.5 ที่แตกต่างกัน - เขม่าและสารอินทรีย์เช่นจากไฟป่าแคลิฟอร์เนียหรือจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน
“ เราต้องการทราบว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพบอนุภาคขนาดเล็กในอากาศโดยรอบ” เขากล่าว “ Covid-19 สามารถอยู่รอดบนพื้นผิวและสูดดมได้หรือไม่”
คำถามเหล่านี้ต้องได้รับการแก้ไขก่อนที่จะเปิดตัวไบโอเซนเซอร์รุ่นของ Cirrito ซึ่งได้รับการแก้ไขเพื่อตรวจจับ SARS-CoV-2
ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคละอองลอยเหล่านี้จะช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบได้ว่าเซ็นเซอร์กำลังเก็บรวบรวมสิ่งที่ควรจะเป็นหรือไม่ไม่ว่าจะเป็นในวันที่อากาศแจ่มใสในชนบทหรือในเมืองที่เต็มไปด้วยมลพิษทางอากาศ
หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดีการแพร่ระบาดของ COVID-19 จะสิ้นสุดลงในไม่ช้า แต่ก็เป็นเพียงเรื่องของเวลาจนกว่าไวรัสอันตรายในอากาศรายต่อไปจะปรากฏขึ้น
นักวิจัยกล่าวว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถอัปเดตเพื่อตรวจสอบภัยคุกคามอื่น ๆ ได้โดยการแทนที่แอนติบอดี SARS-CoV-2 เป็นไวรัสชนิดหนึ่งที่เฉพาะเจาะจงเช่นการแพร่ระบาดของไข้หวัดใหญ่หรือโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ถัดไป
“ ตราบใดที่ผู้คนรวมตัวกันเป็นกลุ่มการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจก็จะกลายเป็นปัญหา” Cirrito กล่าว
“ ฉันไม่เคยคิดถึงสิ่งที่ออกมาจากปากฉันมากเท่าปีที่ผ่านมา
การไอในร้านขายของชำจะทำให้คุณดูแปลก ๆ ไปอีกนาน
แต่มีวิธีบรรเทาอันตรายและฉันคิดว่าอุปกรณ์เหล่านี้สามารถช่วยควบคุมการแพร่กระจายของโรคไวรัสเช่น COVID-19 ได้อีกไกลและทำให้ผู้คนสบายใจเมื่ออยู่ในฝูงชนจำนวนมาก”
อ่านเพิ่มเติม:
การติดเชื้อ COVID-19 ในอดีตไม่สามารถปกป้องเยาวชนจากการติดเชื้อซ้ำได้อย่างเต็มที่
ที่มา:
Washington University School of Medicine เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ St. Louis