Billig, bærbar detektor identificerer patogener på få minutter

De fleste virale testsæt er afhængige af arbejds- og tidskrævende laboratorieforberedelse og analyseteknikker; for eksempel, test for den nye coronavirus kan tage dage at opdage virussen fra næsesvaber. Nu, forskere har demonstreret en billig, men følsom smartphone-baseret testenhed for virale og bakterielle patogener, som tager omkring 30 minutter at gennemføre. Det omkring $50 smartphonetilbehør kan reducere presset på testlaboratorier under en pandemi som COVID-19.

Resultaterne af den nye multi-institutionelle undersøgelse, ledet af University of Illinois i Urbana-Champaign professor i elektrisk og computeringeniør Brian Cunningham og bioingeniørprofessor Rashid Bashir, rapporteres i journalen Lab on a Chip .

"Udfordringerne forbundet med hurtig patogentestning bidrager til en masse usikkerhed om, hvilke personer der er i karantæne og en lang række andre sundhedsmæssige og økonomiske problemer, " sagde Cunningham.

Undersøgelsen begyndte med det formål at opdage et panel af virale og bakterielle patogener hos heste, herunder dem, der forårsager alvorlige luftvejssygdomme svarende til dem, der præsenteres i COVID-19, sagde forskerne.

"Hestepatogener kan føre til ødelæggende sygdomme i dyrepopulationer, selvfølgelig, men en af ​​grundene til, at vi arbejder med dem, har at gøre med sikkerhed. Hestens patogener i vores undersøgelse er ufarlige for mennesker, " sagde Cunningham.

Den nye testanordning består af en lille patron, der indeholder testreagenser og en port til at indsætte en nasalekstrakt eller blodprøve, sagde forskerne. Hele enheden clipses til en smartphone.

Inde i patronen, reagenserne åbner et patogens ydre skal for at få adgang til dets RNA. Et primermolekyle forstærker derefter det genetiske materiale til mange millioner kopier på omkring 10 eller 15 minutter, sagde forskerne. Et fluorescerende farvestof pletter kopierne og lyser grønt, når det belyses af blåt LED-lys, som så registreres af smartphonens kamera.

"Denne test kan udføres hurtigt på passagerer, før de stiger på en flyvning, på folk, der går til en forlystelsespark eller før begivenheder som en konference eller koncert, " sagde Cunningham. "Cloud computing via en smartphone-applikation kunne tillade et negativt testresultat at blive registreret hos begivenhedsarrangører eller som en del af et boardingkort til en flyvning. Eller, en person i karantæne kan give sig selv daglige tests, registrere resultaterne hos en læge, og så ved, hvornår det er sikkert at komme ud og slutte sig til samfundet igen."

Der er i øjeblikket nogle få forberedende trin udført uden for enheden, og teamet arbejder på en patron, der har alle de reagenser, der er nødvendige for at være et fuldt integreret system. Andre forskere ved U. of I. bruger det nye coronavirus-genom til at skabe en mobiltest for COVID-19, og lave en let fremstillet patron, som Cunningham sagde ville forbedre testindsatsen.