Forskere skaber en enhed, der bruger en let pincet til at fange og flytte vira

Et team af videnskabsmænd ledet af Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har skabt en laserdrevet enhed, der kan fange og flytte vira ved hjælp af lys.

Enheden, som har evnen til at manipulere lys til at fungere som "pincet", vil hjælpe med udviklingen af ​​nye tilgange til sygdomsdiagnostik og undersøgelse af vira, da enheden præcist kan "flytte" en enkelt virus for at målrette mod en bestemt del af en celle.

Det vil også hjælpe med udvikling af vacciner, da apparatet giver forskere mulighed for at adskille beskadigede eller ufuldstændige vira fra en gruppe af tusindvis af andre prøver på under ét minut sammenlignet med nuværende processer, som er kedelige og mangler præcision, sagde forskerne.

Lektor Eric Yap, fra NTU's Lee Kong Chian School of Medicine, en medicinsk genetiker, der var med til at lede forskningen, sagde:"Den konventionelle metode til at analysere vira i dag er at studere en befolkning på tusinder eller millioner af vira. Vi kender kun deres gennemsnitlig adfærd som en hel befolkning. Med vores laserbaserede teknologi kunne enkelte vira studeres individuelt.

"Ud over at diagnosticere sygdomme kan vores enhed bruges til at spotte afvigelserne - den sjældne individuelle virus, der har potentialet til at udvikle sig og skabe den næste bølge af en epidemi, for eksempel. Dette bringer os ind i en æra, hvor vi kan overveje præcision diagnostik på enkeltvirusniveau."

Forskerne testede deres enhed kendt som en digital virusmanipulationschip på adenovira, som er en gruppe almindelige vira, der kan forårsage forkølelseslignende symptomer, der måler 90 til 100 nanometer (nm) i diameter. Selvom det endnu ikke er testet på coronavirus, har det potentiale til at blive brugt til forskning i SARS-CoV-2-virus, som forårsager COVID-19, da det er ens i størrelse, mellem 80 og 120 nm i diameter.

Professor Liu Aiqun, fra NTU's School of Electrical and Electronic Engineering, som ledede forskningen, sagde:"Vores opfindelse bruger lys til at manipulere vira i et bestemt størrelsesområde, og vi har bevist, at det virker med adenovira. Vi mener, at vores enhed også kunne være bruges til at fælde og koncentrere SARS-CoV-2 til forskning og diagnose."

Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i det peer-reviewede videnskabelige tidsskrift ACS Sensors i september.

Forskere fra Hong Kong Polytechnic University, University of Hong Kong, Hong Kong University of Science and Technology, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), University of Technology Sydney og Australian National University, var også involveret i undersøgelsen.

Den 'lette' måde at manipulere vira på med stor præcision

Enheden måler 2 cm gange 2 cm, omtrent på størrelse med et miniaturebillede, og består af en chip, der er lavet af en wafer af siliciumoxid og siliciumnitrid, med hulrum på nanometerstørrelse til at indeholde de fangede vira. Over chippen er en laser, der dirigerer højt fokuserede lysstråler med den rette mængde energi til at fungere som en "pincet", der kan isolere og flytte vira.

Enheden fungerer ved at fylde en væske, der indeholder vira, såsom blod, i chippen. Hvorefter der rettes en laserstråle mod den og danner lyspletter. Da lysets intensitet er højest i midten af ​​pletterne, skaber dette en stærk kraft, der tiltrækker og fanger virussen i udpegede hulrum på chippen.

Ved at flytte placeringen af ​​lyspletterne kan vira frit flyttes til andre dele af chippen. Dette giver mulighed for let sortering og koncentration af vira af forskellige størrelser, der spænder fra 40 nm til 300 nm.

"Vores opfindelse er et gennembrud inden for virusforskning, da den giver os mulighed for at udskille individuelle prøver til undersøgelse, mens sammenlignelige teknologier i dag kun kan håndtere vira i store mængder," sagde Prof Liu.

"For eksempel kan vi isolere individuelle vira med mutationer for at udvikle terapier mod disse varianter. Vores opfindelse bruger isoleringsmaterialer, der er biokompatible og ikke let opvarmes, i modsætning til nuværende sorteringsmetoder, der genererer meget varme. Det betyder, at forskerne bør være sikre på i at håndtere vira med denne enhed uden at påvirke deres egenskaber og levedygtighed."

Assoc Prof Yap tilføjede:"Ved at bruge denne teknologi kunne vi håndplukke specifikke viruspartikler og studere dem for at få ny indsigt i dem og de sygdomme, de forårsager. For eksempel kunne det åbne nye kanaler for mere detaljeret analyse af specifikke virusmutanter, hvilket kunne føre til nye måder at karakterisere og imødegå disse virale varianter på.

Forskerne arbejder på at udvide brugen af ​​deres laserdrevne enhed.

For eksempel søger de at studere, hvordan enheden kan dirigere de isolerede vira til at inficere en målrettet del af en menneskelig celle. Holdet sagde, at dette ville føre til fremskridt inden for virusforskning og forbedre effektiviteten af ​​udvikling af vacciner og antivirale lægemidler. + Udforsk yderligere

Mekanismen bag fremkomsten af ​​virusvarianter optrevlet