Οι μηχανές Nespresso, οι οποίες παρασκευάζουν εσπρέσο και καφέ από κάψουλες καφέ, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δοκιμές covid. Manu Padilla / Shutterstock 

Η μετάβαση στην οικιακή εργασία είχε τις προκλήσεις για όλους μας, αλλά όταν η δουλειά σας περιλαμβάνει έρευνα βιολογικών εφαρμογών για τη νανοτεχνολογία, αυτές οι δοκιμές είναι λίγο πιο περίπλοκες από την ταχυδακτυλουργία της ευρυζωνικής χρήσης του νοικοκυριού. Τόσο αποκλείστηκε από το εργαστήριό του, θα μπορούσατε εύλογα να περιμένετε την έρευνα του οργανικού χημικού Βιτόριο Σαγιόμο, από τον όμιλο Bionanotechnology στο Πανεπιστήμιο Wageningen & Research στις Κάτω Χώρες, να σταματήσουν να λείπουν.

Αλλά το Saggiomo είναι ένας δημιουργικός, ευφάνταστος τύπος, και έτσι άρχισε να αναρωτιέται αν θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τις κοινές οικιακές συσκευές για την καταπολέμηση του COVID-19. Πιο συγκεκριμένα, θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα φτηνό, πολύ ευαίσθητο home test για τον ιό; Αποδεικνύεται ότι μπορούσε. Η ομάδα του έχει δημοσιεύσει τώρα την ιδέα σε ένα διακομιστής προεκτύπωσης, ChemArxiv. Το έγγραφο δεν έχει ακόμη αναθεωρηθεί από άλλους επιστήμονες.

Προς το παρόν, υπάρχουν δύο βασικοί τύποι δοκιμής COVID-19: η δοκιμή PCR και η δοκιμή πλευρικής ροής (LFT). Η δοκιμή PCR με χρυσό πρότυπο ελέγχει την παρουσία του ιού ανιχνεύοντας το γενετικό του υλικό γνωστό ως RNA. Υπάρχουν όμως μικρές ποσότητες ιικού υλικού σε ένα στυλεό, οπότε το υλικό πρέπει να μετατραπεί σε DNA και να ενισχυθεί πριν να ανιχνευθεί. Και αυτό επιτυγχάνεται από το «αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης", Αυτό σημαίνει PCR.

Η διαδικασία περιλαμβάνει επαναλαμβανόμενη ανακύκλωση σε ένα εύρος θερμοκρασιών μεταξύ 50 ° C και 90 ° C. Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου, η ποσότητα του DNA διπλασιάζεται, έτσι μετά από 30 κύκλους πάνω από ένα δισεκατομμύριο αντίγραφα του ιικού υλικού μπορούν να δημιουργηθούν από ένα μόνο σκέλος αρχικού υλικού. Το ενισχυμένο υλικό στη συνέχεια ανιχνεύεται με φθορίζουσες επισημάνσεις που προσκολλούνται στις ιικές αλληλουχίες DNA.

Ως εκ τούτου, το PCR είναι μια πολύ ευαίσθητη τεχνική, αλλά χρειάζεται εξειδικευμένα υλικά και εξοπλισμό για να εκτελέσει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι δοκιμές αποστέλλονται σε ένα εργαστήριο και χρειάζονται μία ή δύο ημέρες για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα.

Το δεύτερο κοινό τεστ είναι το δοκιμή πλευρικής ροής (LFT). Αυτά λειτουργούν με την ανίχνευση θραυσμάτων κελυφών ιικών πρωτεϊνών. Ενσωματωμένες εντός των λωρίδων των LFTs είναι αντισώματα που συνδέονται με τον ιό. Αυτά τα αντισώματα επισημαίνονται με μικροσκοπικά σωματίδια χρυσού, τα οποία εμφανίζονται κόκκινα, επιτρέποντάς σας να τα δείτε στη συσκευή δοκιμής. Τα επισημασμένα αντισώματα συσσωρεύονται σε διαφορετικές ζώνες στο LFT ανάλογα με το εάν υπάρχει ο ιός ή όχι.

Τα LFT είναι γρήγορα, φθηνά και εύχρηστα, καθιστώντας τα ιδανικά για κοινοτικούς και οικιακούς ελέγχους. Αλλά είναι πουθενά τόσο ευαίσθητο καθώς οι δοκιμές PCR - θα εντοπίσουν μόνο άτομα με υψηλό ιικό φορτίο. Αυτό σημαίνει ότι πολλά άτομα που έχουν μολυνθεί θα λάβουν ένα ψευδώς αρνητικό αποτέλεσμα από τέτοιες εξετάσεις.

Δοκιμές CoroNaspresso

Στην ιδανική περίπτωση, χρειαζόμαστε μια δοκιμή στο σπίτι που είναι τόσο εύκολο στη χρήση όσο οι LFTs αλλά τόσο ευαίσθητοι όσο το τεστ PCR. Ένας εξαιρετικός υποψήφιος είναι μια μέθοδος που ονομάζεται ισοθερμική ενίσχυση με μεσολάβηση βρόχου (Λάμπα). Αυτό λειτουργεί σύμφωνα με πολύ παρόμοιες αρχές με την PCR, παράγοντας πολλαπλά αντίγραφα του αρχικού γενετικού υλικού - το οποίο μπορείτε να πάρετε από ένα στυλεό - αλλά έχει μερικά βασικά πλεονεκτήματα.

Για παράδειγμα, μπορεί να συνδυαστεί με μια εύχρηστη «έγχρωμη ανάγνωση». Όταν συμβαίνει η αντίδραση λαμπτήρα, προκαλεί αύξηση της οξύτητας του δείγματος. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να προσθέσετε μια ουσία που αλλάζει χρώμα σύμφωνα με την τιμή του pH στο μείγμα αντίδρασης, παρέχοντας μια οπτική ένδειξη θετικού ή αρνητικού αποτελέσματος. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι οι αντιδράσεις των λαμπτήρων πραγματοποιούνται σε σταθερή θερμοκρασία (περίπου 65 ° C) αντί να απαιτείται συνεχής ανακύκλωση σε ένα εύρος θερμοκρασιών.

Παρ 'όλα αυτά, η Λάμπα χρειάζεται ακόμα καλό έλεγχο θερμοκρασίας. Τα συστήματα ελέγχου θερμοκρασίας - είτε πρόκειται για μηχανή PCR, όργανο λαμπτήρα ή φούρνο οικιακής χρήσης - συνήθως επιτυγχάνονται με ηλεκτρονικούς θερμοστάτες. Ωστόσο, η κατασκευή και αποστολή νέων ηλεκτρονικών συσκευών ειδικά σχεδιασμένων για δοκιμές οικιακών λαμπτήρων δεν είναι πρακτική (ειδικά στη μέση μιας πανδημίας). Γι 'αυτό το Saggiomo προσπάθησε να βρει έναν τρόπο γύρω από αυτό. Χτύπησε τις ουσίες που ονομάζονται υλικά αλλαγής φάσης που απορροφούν ενέργεια (θερμότητα) καθώς λιώνουν και διατηρούν σταθερή θερμοκρασία.

Αφού βρήκε ένα κερί κατασκευασμένο από τέτοιο υλικό που έλιωσε ακριβώς στην απαιτούμενη θερμοκρασία, ο Saggiomo άρχισε να κατασκευάζει μια συσκευή για να στεγάσει τους σωλήνες αντίδρασης λαμπτήρων και κομμάτια κεριού. Αυτό έπρεπε στη συνέχεια να εισαχθεί σε κάποιο άλλο υλικό που θα μπορούσε να θερμανθεί. Το τέλειο περίβλημα αποδείχθηκε ότι τον κοιτούσε στο πρόσωπο κάνοντας τον πρωινό καφέ του: κάψουλες καφετιέρας Nespresso.

Το τελευταίο βήμα ήταν να βρούμε τον σωστό τρόπο θέρμανσης των καψουλών. Αφού δοκιμάσατε το πλυντήριο πιάτων (λειτούργησε, αλλά τα δείγματα εξαφανίστηκαν), ο φούρνος μικροκυμάτων (απέτυχε, επειδή οι σωλήνες υπερθέρμανσαν και τα καπάκια ξεπήδησαν) και φλιτζάνια γεμάτα ζεστό νερό (δεν υπάρχει αρκετός έλεγχος στη θερμοκρασία), ο Saggiomo εγκαταστάθηκε σε ένα απλό τηγάνι σιγοβράζοντας νερό σε εστίες. Η προκύπτουσα συσκευή "CoroNaspresso", όταν δοκιμάστηκε από άλλα μέλη της ομάδας, με μπατονέτες από έξι άτομα, εντόπισε σωστά τρεις περιπτώσεις COVID-19 (αυτές είχαν διαφορετικό χρώμα από τις αρνητικές δοκιμές).

Αρχική δοκιμή covid. Tweet από @V_Saggiomo

Η δοκιμή, συμπεριλαμβανομένων των καψουλών, του κεριού και των φιαλιδίων που αλλάζουν φάσεις για την εισαγωγή γενετικού υλικού, θα ήταν εύκολο να παραχθεί σε εκατομμύρια. Οι άνθρωποι στη συνέχεια θα μπορούσαν να σπρώξουν για γενετικό υλικό στο σπίτι και να θερμάνουν τις κάψουλες για να πάρουν τα αποτελέσματά τους. Αυτές οι συσκευές είναι επίσης φθηνές (περίπου 0.20 €), εύκολες στη χρήση, εύχρηστες και σε μεγάλο βαθμό ανακυκλώσιμες. Ίσως θα δούμε σύντομα τις δοκιμές CoroNespresso στα σπίτια μας, απλώς μην τους μπερδεύετε με τους κανονικούς λοβούς καφέ σας.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Μαρκ Λόρτς, Καθηγητής Επιστήμης Επικοινωνίας και Χημείας, Πανεπιστήμιο του Hull

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

βιβλία_επιστήμη