På vej mod en coronavirus-alkometertest

Få mennesker, der har gennemgået nasopharyngeale podninger til coronavirus-testning, vil beskrive det som en behagelig oplevelse. Proceduren involverer at stikke en lang vatpind op i næsen for at indsamle en prøve fra bagsiden af ​​næsen og halsen, som derefter analyseres for SARS-CoV-2 RNA ved revers-transkriptionspolymerasekædereaktionen (RT-PCR). Nu, forskere, der rapporterer i ACS Nano har udviklet en prototype enhed, der non-invasivt detekterede COVID-19 i udånding af inficerede patienter.

Ud over at være ubehageligt, den nuværende guldstandard for COVID-19-test kræver RT-PCR, en tidskrævende laboratorieprocedure. På grund af efterslæb, at opnå et resultat kan tage flere dage. For at reducere overførsel og dødelighed, sundhedssystemer har brug for hurtige, billige og brugervenlige tests. Hossam Haick, Hu Liu, Yueyin Pan og kolleger ønskede at udvikle en nanomateriale-baseret sensor, der kunne detektere COVID-19 i udånding, svarende til en alkometertest for alkoholforgiftning. Tidligere undersøgelser har vist, at vira og de celler, de inficerer, udsender flygtige organiske forbindelser (VOC), der kan udåndes i åndedrættet.

Forskerne lavede en række guldnanopartikler knyttet til molekyler, der er følsomme over for forskellige VOC'er. Når VOC'er interagerer med molekylerne på en nanopartikel, den elektriske modstand ændres. Forskerne trænede sensoren til at detektere COVID-19 ved at bruge maskinlæring til at sammenligne mønstret af elektriske modstandssignaler opnået fra åndedrættet fra 49 bekræftede COVID-19-patienter med dem fra 58 raske kontroller og 33 ikke-COVID-lungeinfektionspatienter i Wuhan, Kina. Hver undersøgelsesdeltager blæste ind i enheden i 2-3 sekunder fra en afstand på 1-2 cm. Når først maskinlæring identificerede en potentiel COVID-19-signatur, holdet testede enhedens nøjagtighed på en undergruppe af deltagere. I testsættet, enheden viste 76 % nøjagtighed i at skelne COVID-19 tilfælde fra kontroller og 95 % nøjagtighed i at skelne COVID-19 tilfælde fra lungeinfektioner. Sensoren kunne også skelne, med 88% nøjagtighed, mellem syge og raske COVID-19 patienter. Selvom testen skal valideres hos flere patienter, det kunne være nyttigt til screening af store populationer for at bestemme, hvilke individer der har brug for yderligere test, siger forskerne.