Ученые используют смартфон для обнаружения норовируса

Исследователи Университета Аризоны (University of Arizona) создали простой и недорогой метод обнаружения чрезвычайно низких уровней норовируса. Результаты исследования опубликованы в научном журнале ACS Omega.

Введение

Актуальность проблемы

По данным авторов исследования, норовирус — высококонтагиозный патоген, который вызывает около 20 миллионов случаев пищевого отравления в Соединенных Штатах. Всего 10 частиц вируса могут вызвать заболевание у человека. 

Норовирус часто ассоциируется с круизными судами, так как может быстро распространяться через водоснабжение. Это вызывает около 200 000 смертей во всем мире каждый год. Устройства для обнаружения норовируса в небольших количествах уже существуют, но для этого обычно требуется лабораторное оборудование. Ученые обычно обнаруживают загрязняющие вещества на чипах, измеряя рассеяние и отражение света в образце, а пористость и непрозрачность бумаги могут вызвать рассеяние фона, что мешает визуализации и затрудняет обнаружение очень малых концентраций вируса.

«Достижения в области быстрой диагностики вирусов человека в  воде имеют важное значение для защиты здоровья населения», — объясняет автор исследования Чон-Йол Юн (Jeong-Yeol Yoon). «Эта быстрая и недорогостоящая технология мониторинга качества воды может стать эффективным инструментом для профилактики болезней».

Материалы и методы обследования

Для обнаружения норовируса в полевых условиях, например, на круизных судах или в муниципальных колодцах, ученые решили использовать гораздо более простые материалы: бумагу в виде микрофлюидных чипов и смартфон.

«Бумажная основа дешевая, ее легко хранить, и мы можем легко изготовить из нее чипы» — объясняет Чон-Йол Юн. «Волокнистая структура бумаги также позволяет жидкости течь самопроизвольно без использования насосных систем, которые обычно требуют другие чипы, например из кремния».

Результаты научной работы

В исследовании был разработан новый способ обнаружения норовируса путем подсчета флуоресцентных шариков, а не измерения интенсивности света. Процесс начинается с добавления потенциально загрязненной воды на один конец бумажного микрожидкостного чипа. С другой стороны, тестер добавляет крошечные флуоресцентные полистирольные шарики. Каждый шарик прикреплен к антителу против норовируса. Если норовирус присутствует, несколько антител прикрепляются к каждой вирусной частице, создавая небольшой сгусток флуоресцентных шариков.

«Частицы норовируса также как и антитела слишком малы, чтобы их можно было обнаружить с помощью смартфон-микроскопа», — объясняет Юн. «Но если замечены два или более таких шариков, соединенных вместе, это указывает на то, что норовирус существует, заставляя шарики объединяться».

Эти сгустки шариков достаточного размера для смартфон-микроскопа, чтобы обнаружить и сфотографировать их. Затем созданное исследователями приложение для смартфонов подсчитывает количество освещенных пикселей на изображении, чтобы определить количество агрегированных шариков и количество частиц норовируса в образце. Это еще одно преимущество бумажного чипа: благодаря капиллярному действию группы шариков распределяются по бумаге, что облегчает их подсчет. Самый дорогой элемент всего устройства смартфон-микроскоп стоит менее $ 50. Он также прост в использовании. В будущем ученые надеются разработать методы обнаружения норовирусных инфекций у пациентов еще раньше и расширить свою платформу мониторинга для обнаружения других опасностей, таких как потенциально канцерогенные химические вещества. Они также планируют распространить использование платформы по всему миру.

Авторы другого исследования утверждают, что новое портативное устройство поможет смартфонам считывать биологические вирусы.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
МКБ-11