Covid-19 và mở cửa trở lại, các nhà nghiên cứu của Đại học Washington đang thiết kế máy dò tìm SARS-CoV-2 trong không khí
Máy dò Covid-19 trong không khí, giải pháp cho việc mở cửa trở lại? Trên toàn thế giới, bao gồm cả Ý, vấn đề lớn ở giai đoạn này là mở cửa trở lại các địa điểm công cộng và các cơ sở kinh doanh. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington đang chuẩn bị một công cụ rất hữu ích trong lĩnh vực này, đó là máy dò giọt bằng Covid-19 trong không khí
Tất nhiên, nếu chúng được chứng minh là đáng tin cậy và nhanh chóng, điều này thực sự có thể thay đổi mọi thứ: khử trùng xe cứu thương hoặc phẫu thuật của bác sĩ chỉ có thể được thực hiện vì một lý do (phát hiện Covid-19 trong không khí), và điều này sẽ áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác của cuộc sống.
Liệu một bộ cảm biến sinh học mà họ đã phát triển cách đây nhiều năm để điều trị bệnh Alzheimer có thể được chuyển đổi thành một thiết bị phát hiện vi rút gây ra COVID-19 trong không khí?
Họ nghĩ rằng bộ cảm biến sinh học được thiết kế để đo một loại protein gây bệnh Alzheimer trong não, nhưng không có lý do gì mà nó không thể tái sử dụng để phát hiện các hạt virus trong không khí. Cirrito và Yuede đã tuyển dụng chuyên gia khí dung Rajan Chakrabarty, tiến sĩ, phó giáo sư về kỹ thuật năng lượng, môi trường và hóa học tại Trường Kỹ thuật McKelvey của trường đại học để giúp thiết kế một cách nhanh chóng sàng lọc SARS-CoV-2 trong không khí, vi rút gây ra COVID- 19.
Giờ đây, với sự trợ giúp của khoản tài trợ 900,000 đô la từ Viện Quốc gia về Lạm dụng Rượu và Nghiện rượu thuộc Viện Y tế Quốc gia (NIH), nhóm nghiên cứu đã có hai thiết bị đang được tiến hành.
Một là máy dò khí dung được thiết kế để giám sát liên tục chất lượng không khí ở những nơi tập trung đông người như hội trường, sân bay và trường học.
Loại còn lại là một thiết bị đo hơi thở có thể được sử dụng để nhanh chóng đánh giá sức khỏe của những người đi vào nơi làm việc hoặc các khu vực bán công cộng khác, giống như máy dò nhiệt cho cơn sốt đã được sử dụng trong Khuôn viên Y tế Đại học Washington.
Covid-19 và sự khuếch tán trong không khí: các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington
Cirrito, điều tra viên chính của sự hợp tác cho biết: “Giả sử máy dò aerosol này hoạt động trong một đám đông lớn.
“Bạn có thể dọn phòng ngay lập tức để mọi người không dành nhiều thời gian trong phòng có người bị nhiễm bệnh và có thể lây nhiễm, và đánh dấu phòng đó để làm sạch hoặc khử trùng tăng cường.
Điều đó có thể làm giảm khả năng xảy ra sự kiện siêu lan rộng. Và máy lọc hơi thở - bạn hít thở vào nó, bạn sẽ nhận được kết quả đọc trong thời gian thực, nếu bạn rõ ràng, bạn sẽ tiếp tục và nếu không bạn sẽ được giới thiệu để kiểm tra thêm. "
Cảm biến sinh học ban đầu được thiết kế để phát hiện những thay đổi về mức độ của protein amyloid beta của bệnh Alzheimer.
Để chuyển đổi cảm biến sinh học amyloid thành một máy dò coronavirus, các nhà nghiên cứu đã hoán đổi kháng thể nhận dạng amyloid cho một thể nano - một kháng thể từ lạc đà không bướu - nhận ra một protein từ virus SARS-CoV-2.
Vật thể nano được phát triển tại NIH trong phòng thí nghiệm của David Brody, MD, PhD, một cựu giảng viên tại Khoa Thần kinh của Trường Y khoa.
Sau khi cảm biến sinh học được thiết kế lại để phát hiện SARS-CoV-2, nó sẽ cần được thử nghiệm như một cảm biến trong không khí. Nhưng có một vấn đề: Không có nhiều thông tin về cách các giọt chứa đầy virus - lây lan khi ho, hắt hơi hoặc thậm chí hít thở - di chuyển trong không khí, vì vậy các nhà nghiên cứu sẽ không có cách nào để xác thực các kết quả của cảm biến.
“Có rất nhiều câu hỏi chưa được trả lời,” Chakrabarty nói. Hãy nêu vai trò của điều kiện môi trường và ô nhiễm trong việc lây truyền?
Vật chất dạng hạt mịn như bồ hóng có thể di chuyển rất xa; Các hạt từ trận cháy rừng năm ngoái ở California đã lan xa đến tận lục địa châu Âu. Liệu những giọt chứa đầy vi-rút có thể bám vào một chút muội than và di chuyển những khoảng cách rộng lớn này không?
Và mặc dù có những mô hình cho thấy độ ẩm, nhiệt độ, ô nhiễm và những thứ tương tự ảnh hưởng như thế nào đến kích thước và tuổi thọ của các giọt nước, chúng vẫn chưa được xác thực bằng thực nghiệm - không đến mức độ để tin rằng một cảm biến nhỏ trong toa tàu có thể khắc họa chính xác nguy cơ phơi nhiễm.
Các thí nghiệm của Chakrabarty sẽ bắt đầu bằng việc trả lời các câu hỏi về các mẫu giọt khí dung của SARS-CoV-2 bất hoạt, sẽ được cung cấp bởi NIH và Jacoo Boon, Tiến sĩ y khoa, phó giáo sư y khoa.
Với nghiên cứu sinh Esther Monroe, các nhà nghiên cứu đã phát triển một buồng quay môi trường giống như một chiếc giỏ rang cà phê kiểu cũ.
Bên trong, một giọt vi rút có kích thước từ vài chục nanomet đến vài micrômet có thể lơ lửng, trôi nổi trong buồng đến vài giờ.
Các nhà nghiên cứu sẽ có thể điều chỉnh các biến số nhất định (nhiệt độ, độ ẩm và mức độ tiếp xúc với tia UV) trong buồng để hiểu rõ hơn cách các hạt khí dung này có vi rút phản ứng với các điều kiện thay đổi, cũng như tác động của điều đó đến việc phát hiện bằng cảm biến sinh học.
Cuối cùng, họ sẽ có thể thông báo những biến đó ảnh hưởng như thế nào đến khả năng phát hiện các hạt của cảm biến.
Một khi họ đã hiểu rõ hơn về cách các giọt chứa nhiều SARS-CoV-2 bị ảnh hưởng bởi các biến này trong môi trường phòng thí nghiệm, giả tạo, thì không khí chứa đầy vật chất hạt mịn, còn được gọi là PM2.5.
Không khí ô nhiễm sẽ được đưa vào buồng quay môi trường với các giọt virut để điều tra chi tiết.
Trong giai đoạn này, chuyên môn của Chakrabarty là chìa khóa quan trọng: Trong phòng thí nghiệm của mình, anh ta có thể tạo ra các chất ô nhiễm PM2.5 khác nhau - bồ hóng và các chất hữu cơ như từ các đám cháy rừng ở California hoặc từ một nhà máy điện than.
Ông nói: “Chúng tôi muốn biết điều gì sẽ xảy ra khi vật chất dạng hạt mịn này được tìm thấy trong không khí xung quanh. "Covid-19 có thể tồn tại trên bề mặt của chúng và sau đó được hít vào không?"
Những câu hỏi này cần được giải quyết trước khi tung ra phiên bản cảm biến sinh học của Cirrito, được sửa đổi để phát hiện SARS-CoV-2.
Hiểu rõ hơn về cách các hạt aerosol này hoạt động sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác định xem cảm biến có đang thu nhận tất cả những gì cần thiết hay không - cho dù vào một ngày trời quang đãng, tĩnh lặng ở khung cảnh nông thôn hay ở một thành phố bị ô nhiễm không khí.
Nếu mọi việc suôn sẻ, đại dịch COVID-19 sẽ sớm kết thúc, nhưng việc loại virus nguy hiểm tiếp theo trong không khí xuất hiện chỉ còn là vấn đề thời gian.
Các nhà nghiên cứu cho biết, các thiết bị này có thể được cập nhật để theo dõi các mối đe dọa khác bằng cách thay thế kháng thể SARS-CoV-2 bằng một kháng thể đặc hiệu đối với một loại virus khác, chẳng hạn như một chủng dịch cúm hoặc virus coronavirus tiếp theo.
Cirrito nói: “Chừng nào mọi người tụ tập thành từng nhóm, bệnh nhiễm trùng đường hô hấp dễ lây lan sẽ là một vấn đề.
“Tôi chưa bao giờ nghĩ về những gì thốt ra từ miệng mình nhiều như tôi đã làm trong năm qua.
Ho trong cửa hàng tạp hóa sẽ khiến bạn trông kỳ lạ trong một thời gian dài.
Nhưng có nhiều cách để giảm thiểu nguy hiểm và tôi nghĩ những thiết bị như thế này có thể đi một chặng đường dài trong việc kiểm soát sự lây lan của các bệnh do vi rút như COVID-19 và giúp mọi người yên tâm khi ở trong đám đông lớn. "
Đọc thêm:
nguồn:
Trang web chính thức của Trường Y khoa Đại học Washington St.Louis