En hurtig og billig enhed til at fange og identificere vira

En enhed til hurtigt at fange og identificere forskellige virusstammer er blevet udviklet, ifølge forskere ved Penn State og New York University.

I øjeblikket, virologer anslår, at 1,67 millioner ukendte vira er i dyr, hvoraf en række kan overføres til mennesker. Kendte vira, såsom H5N1, Zika og Ebola har forårsaget udbredt sygdom og død. Verdenssundhedsorganisationen udtaler, at tidlig påvisning kan standse virusspredning ved at muliggøre hurtig implementering af modforanstaltninger.

"Vi har udviklet en hurtig og billig håndholdt enhed, der kan fange virus baseret på størrelse, " sagde Mauricio Terrones, fremtrædende professor i fysik, kemi, og materialevidenskab og teknik ved Penn State. "Vores enhed bruger arrays af nanorør, der er konstrueret til at være sammenlignelige i størrelse med en lang række vira. Vi bruger derefter Raman-spektroskopi til at identificere vira baseret på deres individuelle vibrationer."

Denne enhed, kaldet en VIRRION, har en bred vifte af anvendelsesmuligheder. For landmænd, for eksempel, tidlig påvisning af en virus i marken kan redde en hel afgrøde. Tidlig påvisning af virus i husdyr kan redde en besætning fra sygdom. Mennesker vil også drage fordel af påvisningen af ​​vira på få minutter i stedet for på dage med de nuværende metoder. På grund af dens størrelse og lave omkostninger, sådan en anordning ville være nyttig i enhver læges kontor såvel som på fjerntliggende steder, når der opstår sygdomsudbrud.

"De fleste nuværende teknikker kræver store og dyre stykker udstyr, " sagde Terrones. "VIRRION er et par centimeter på tværs. Vi tilføjer guldnanopartikler for at forbedre Raman-signalet, så vi er i stand til at detektere virusmolekylet i meget lave koncentrationer. Vi bruger derefter maskinlæringsteknikker til at skabe et bibliotek af virustyper."

Ifølge professor Elodie Ghedin, en virolog ved NYU, "VIRRION muliggør hurtig berigelse af viruspartikler fra enhver type prøve - miljømæssig eller klinisk - som sætter gang i viral karakterisering. Dette har anvendelser i virusfremkomst, virus opdagelse og diagnosticering. Til sidst, vi håber at bruge denne enhed til indfangning og sekventering af enkelte virioner, giver os et meget bedre greb om virussens udvikling i realtid."

Tilføjet hovedforfatter Ying-Ting Yeh, en assisterende forskningsprofessor i Terrones-gruppen, "Vi syntetiserede en gradient af tilpassede kulstof-nanorør-skov-arrays for at fange forskellige vira i henhold til deres størrelse og detektere dem in-situ ved hjælp af Raman-spektroskopi. Vi designede og samlede en bærbar platform, der beriger viruspartikler fra flere milliliter kliniske prøver i et par minutter."

Værket udkommer i dag (23. december) i Procedurer fra National Academy of Sciences . Med titlen "En hurtig og etiketfri platform til virusfangst og identifikation fra kliniske prøver, "Avisens medforfattere er Ying-Ting Yeh, en assisterende forskningsprofessor i Terrones' gruppe; Kristen Gulino, Tsui-Wen Chou og Bin Zhou, hele NYU; og YuHe Zhang, Aswathy Sabestien, Zhong Lin, Istvan Albert, Huaguang Lu og Venkataranman Swaminathan, hele Penn State.