Исследователи из Сингапура разработали прототип дыхательного анализатора (подобного алкотестеру), который, как утверждается, столь же эффективен для выявления людей с COVID-19, как и ПЦР-тест. Система с точностью более 95% выявляет как симптоматические, так и бессимптомные инфекции SARS-CoV-2 и выдает результаты менее чем за пять минут.
Технология ПЦР (полимеразной цепной реакции) является наиболее точным способом тестирования на SARS-CoV-2, но она предполагает использование дорогостоящего и сложного лабораторного оборудования, в результате чего получение результата может занять несколько часов или даже дней. С другой стороны, экспресс-тестирование на антиген - это гораздо более быстрый способ проверки на наличие вируса, но он имеет ограничения по точности и часто дает противоречивые результаты.
Дыхательный анализатор на основе SERS может различать летучие органические соединения в дыхании COVID-положительных людей менее чем за 5 минут. Credit: Shi Xuan Leong and Yong Xiang Leong, Nanyang Technological University
Пытаясь решить проблему быстрого, простого и точного теста на COVID-19, исследователи из Сингапура сообщили об успешном создании прототипа прибора, который позволяет получить результат менее чем за пять минут. Это произошло после того, как в течение последних двух лет ряд исследователей представили наглядную схему диагностики COVID-19 на основе выдыхаемого воздуха.
Эти тестеры COVID не выявляют наличие вируса как такового, а предназначены для определения структуры летучих органических веществ (VOC - volatile organic compounds), характерных для инфекции SARS-CoV-2. Ранее было установлено, что особые формы молекул, например некоторые виды альдегидов и кетонов, ассоциированы с COVID-19. Это закономерность позволяет использовать выдыхаемый воздух в качестве эффективного способа быстрого обследования большого количества людей.
Алкотестер на основе SERS использует ключевые вариации в колебательных отпечатках, возникающие в результате взаимодействия метаболитов дыхания с многочисленными молекулярными рецепторами, для создания эффективной модели частичного дискриминантного анализа по методу наименьших квадратов для высокопроизводительной классификации. Credit: Shi Xuan Leong and Yong Xiang Leong, Nanyang Technological University
Проблема разработки эффективного анализатора COVID-19 заключается в том, чтобы сделать технологию портативной, позволяющей проводить тестирование в реальных условиях. Многие гипотетические тесты COVID требуют громоздкого лабораторного оборудования, в частности, газовых хроматографов, которые вряд ли найдут широкое применение.
В новом устройстве используется технология, называемая спектроскопией комбинационного рассеяния, которая позволяет с высокой точностью идентифицировать определенные модели молекул. И что особенно важно, уже существуют относительно доступные портативные рамановские спектрометры, которые могут обеспечить масштабную диагностику дыхательных анализаторов в реальных условиях.
Цифровые иллюстрации, описывающие рабочий процесс участия в исследовании, в том числе инструктаж пользователя, сбор образцов дыхания, дезинфекцию алкотестера, измерение SERS и проведение прогностического анализа. Credit: Shi Xuan Leong and Yong Xiang Leong, Nanyang Technological University
В конкретном устройстве анализатора дыхания содержится несколько датчиков поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния (SERS), прикрепленных к серебряным нанокубам. Для взятия материала датчикам требуется всего 10 секунд. Затем алкотестер загружается в небольшой портативный спектрометр, который выдает результаты менее чем за пять минут.
Опытные образцы устройства были недавно протестированы на 501 человеке, параллельно прошедших обследование методом ПЦР. Полученные результаты оказались довольно впечатляющими: 0,1 процента ложноположительных результатов и 3,8 процента ложноотрицательных, то есть точность данных измерений не уступала точности лабораторных ПЦР-тестов.
Для подтверждения этих результатов и внедрения новой технологии в производство необходимо провести дополнительную работу, однако новый прибор - это одна из многих технологических новинок, призванных сделать тестирование на COVID-19 простым и портативным, начиная от набора для тестирования на смартфоне и заканчивая клипсой-монитором Fresh Air Clip.
Новое исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.
Источник: Американское химическое общество
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c09371
https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2022/acs-presspac-february-2-2022/quick-covid-breathalyzer-could-allow-mass-screening-in-public-places.html
https://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/acsnano.1c09371/suppl_file/nn1c09371_si_001.pdf
