Tarpdisciplininė komanda kuria naują fizika pagrįstą COVID-19 aptikimo technologiją

Vienas iš sudėtingiausių COVID-19 pandemijos aspektų buvo testų, reikalingų infekcijoms aptikti ir atsekti, nebuvimas-ir be tinkamų tyrimų, vyriausybės pareigūnai neturi duomenų, kurių jiems reikia norint priimti geriausius įmanomus sprendimus visuomenės sveikatos labui.

Be to, kad trūksta, daugelyje bandymų naudojamos brangios ir sunkiai pagaminamos biocheminės medžiagos, bandymų rezultatams atlikti reikia ilgo apsisukimo laiko ir gauti daug klaidingai neigiamų rezultatų-tai reiškia, kad kai kurie neigiamai nusiteikę žmonės vis tiek gali būti užsikrėtę ir nesąmoningai platinti ligą. Ir nors naujesni tyrimo metodai, nustatantys antikūnus kraujyje, remiantis vadinamuoju ELISA metodu, greitai prisijungia prie interneto, mokslininkai ir gydytojai abejoja jų veiksmingumu.

NAU profesorius Miguel José Yacamán, fizikas ir medžiagų mokslininkas iš tyrimų ir taikomųjų medžiagų sąsajų centro (¡MIRA!), subūrė tarpdisciplininę komandą, kuri sukūrė naują bandymų technologiją, kuri žada įveikti visus šiuos iššūkius. Projektas, „Sukurtas naujas SARS-CoV-2 bandymas naudojant vienos molekulės paviršiaus sustiprintą Ramano spektroskopiją, „neseniai buvo apdovanotas 200 USD, 000 dotacijos iš Nacionalinio mokslo fondo greitojo reagavimo tyrimų (RAPID) finansavimo programos, remiančios su virusu susijusius tyrimus. Nors komanda turi vienerius metus sukurti naują testą, José Yacamán planuoja šį tikslą pasiekti dar greičiau.

Komanda sukurs naują testą, pritaikydama fizikos sąvokas, ne biochemija, José Yacamán paaiškina. Jie sutelks dėmesį į naujausius atradimus naujose nanotechnologijų srityse, plazmoninės nanodalelės ir 2D medžiagos (panašios į grafeną).

"Projekto komanda naudos netradicinius metodus virusams aptikti užsikrėtusiems pacientams. Sukursime alternatyvų metodą, pagrįstą naujausiais fizikos pasiekimais, susijusiais su šviesos ir medžiagos sąveika, " jis pasakė.

Metodas, Vienos molekulės paviršiaus patobulinta Ramano spektroskopija (SM-SERS), nustatys SARs-Cov-2 viruso S baltymus, kurie dalyvauja infekcijoje ląstelių lygiu. "SM-SERS gebėjimas aptikti vos vieną baltymų molekulę leis sveikatos priežiūros specialistams anksti aptikti infekciją ir stebėti pacientus, kurie pasveiksta po ligos."

Pagrindinis projekto tyrėjas, José Yacamán dirbs kartu su dviem ¡MIRA! kolegos, docentas Andy Koppisch, biochemikas, ir praktikos docentas Robas Kellaras, biomedicinos inžinierius; ir su Regento profesoriumi Paulu Keimu, mikrobų genetikas, ir profesorius Dave'as Wagneris, ligų ekologas, tiek su NAU Patogenų ir mikrobiomų institutu (PMI).

Ankstesniame savo darbe, José Yacamán panaudojo paviršiaus patobulintą Ramano spektroskopiją, kad nustatytų glikoproteinus ir sialo rūgštį kaip krūties vėžio tyrimo metodą, kuris šiuo metu yra galutiniame komercinio naudojimo patvirtinimo etape.

„SARS-CoV-2 viruso atveju, tai buvo natūralus pratęsimas taikyti tas pačias technikas, " jis pasakė, "tačiau tam reikės mūsų PMI kolegų patirties, kurie savo laboratorijose augina SARS-CoV-2 virusą, kad pavyktų “.

Didelė pažanga mokslo srityje beveik visada atsiranda tarp disciplinų sąsajos, ir tai puikus pavyzdys. Manau, kad šis darbas tarp ¡MIRA! ir PMI gali pakeisti žaidimą kovojant su COVID-19 “.

Paulius Keimas, PMI vykdomasis direktorius

„Šis projektas yra bendros„ MIRA! “Ir PMI tyrėjų pastangos, "sakė" MIRA! "direktorė ir profesorė Jennifer Martinez." Tai rodo tarpdisciplininio darbo galią kuriant naujas idėjas ir naujas finansavimo galimybes. svarbiausia, svarbu turėti kompetencijos centrus, kurie paskatintų naujus NAU tyrimus “.

„Jei pavyks, mūsų tyrimai bus pirmasis žingsnis kuriant greitą ir nebrangų fizika pagrįstą metodą, pasižymi dideliu jautrumu ir specifiškumu bei mažu klaidingų neigiamų procentų skaičiumi, - sakė Yacaman. - Šis testas bus daug tikslesnis ir patikimesnis infekcijų aptikimo metodas.

„Galima įsivaizduoti, kad sukūrę šį testą, nešiojamą „Raman“ įrangą galima plačiai naudoti daugelyje skirtingų populiacijų; pavyzdžiui, kaimo ar atokiose bendruomenėse arba mokyklų priežiūros punktuose, gamyklos, bendruomenės centrai ir pan. be tradicinių bandymų vietų, " jis pasakė.

„Kai vyksta plataus masto bandymai, tolesnė SM-SERS duomenų analizė padės mokslininkams suprasti viruso baltymų pokyčius ir padės sukurti antivirusinius vaistus “.

• Tyrimo tikslas-nustatyti žymenis, numatančius, kaip COVID-19 veikia pacientus
• Tyrimas:Astronautų žarnyno mikrobiomos erdvėje tampa įvairesnės, o ne mažesnės