Reaguodami į Europos Komisijos raginimą ieškoti būdų kovoti su pandemija, fotonikos mokslininkai kuria naują greitą ir neinvazinį optinio biosensoriaus testerį, kuris aptinka COVID-19 sukeliantį virusą, kai tik jis atsiranda organizme, rašo photonics.com.

Katalonijos nanomokslų ir nanotechnologijų instituto (ICN2) koordinuojami tyrėjai, pasivadinę CONVAT, išbandė detektorių su pacientų mėginiais, kuriuos gavo iš Vall d’Hebron Barselonos ligoninės miestelio ir iš kelių kitų Ispanijos ligoninių kitoms patologijoms nustatyti.

„Kadangi visame pasaulyje miršta tūkstančiai žmonių, mums skubiai reikia greito naujo testavimo rinkinio, kuris būtų itin tikslus, neinvazinis ir pigiai pagaminamas“, – sako projekto koordinatorė Laura Lechuga.

Sukurtas ieškoti bakterinių infekcijų ar vėžio biomarkerių, naujasis ultra-jautrus prietaisas naudoja fotoniką, kad aptiktų infekcijas pacientų, turinčių nedidelį viruso kiekį, mėginiuose.

Nagrinėjant molekules, naujasis detektorius tiria viruso antigenus, naudodamas nanofotoninius biosensorius. Analizuojami paprastu nosies ar seilių tamponu paimti mėginiai. 

Testas gali iš mažos koncentracijos mėginio tiksliai diagnozuoti virusą, yra daug patikimesnis nei dabar naudojamas greitojo tyrimo rinkinys, kuris nustato, ar žmogus anksčiau turėjo koronavirusą, bet jau pasveiko.

„Šiuo metu visus testavimo instrumentus integruojame į nešiojamą 25–15–25–25 cm dėžutę, valdomą planšetiniu kompiuteriu“, – sako Lechuga. – Mūsų detektoriaus paruošimui reikalinga tik techninė kompetencija, todėl jį gali naudoti bendrosios praktikos gydytojai arba slaugytojai“.

CONVAT komanda naudoja nanointerferometrinį biosensorių, kad nustatytų virusą molekuliniame lygmenyje. Kadangi jutiklio paviršiuje esantys bioreceptoriai yra specialiai pritaikyti tam tikram viruso antigenui, jutiklis aptinka tik koronaviruso molekules.

Jutiklyje sklindanti šviesa sukuria keletą nanometrų virš jutiklio paviršiaus matomą lauką, kuriame receptoriai gali atpažinti viruso kapsido antigenus.

Atpažinus antigeną, pasikeičia lūžio rodiklis, dėl kurio šviesa šiek tiek pakeičia sklidimo kryptį.  Tyrėjai teigė, kad šį pokytį galima išmatuoti ir tiksliai nustatyti pagal jau žinomų verčių lentelę, ir taip akimirksniu diagnozuoti koronavirusą, esant net labai mažai jo koncentracijai.

Lechuga aiškina, kad šviesa sąveikauja su mėginyje esančiais komponentais. Šviesos sklidimo pokyčiai užfiksuojami fotodetektoriumi ir akimirksniu apdorojami elektronikos priemonėmis.

„Fotonika garsėja dėl greitų ir tikslių aptikimo galimybių, todėl buvo visiškai prasminga sukurti prietaisą, kuris išnaudotų šviesą, šioje siaubingoje pandemijoje“, – priduria Lechuga.

Nors ankstesni rezultatai buvo daug žadantys, anot Lechuga, komandos sukurtas testas bus toliau optimizuotas ir įvertintas viruso RNR analizei, naudojant sudėtinį formatą, kad būtų galima tiksliau diagnozuoti ir identifikuoti viruso padermes tarp skirtingų koronavirusų ir kitų kliniškai svarbių virusų.

Europos Komisijos DG CONNECT fotonikos skyriaus vadovas Philippe’as Vannsonas teigia: „Šviesos technologijos teikia įrankius ir sprendimus kiekvienai pramonės sričiai visame pasaulyje. Dėl fotonikos turime momentinę pagrindinių ligų diagnozę, jos tikslumą, ir taip sveikatos priežiūra tampa ekonomiškai efektyvi“.

Mokslininkams jau pavyko sukurti šešis laboratorinius demonstracinius testus, skirtus kitoms reikmėms. Tyrimo komanda teigia, kad šią technologiją dar reikia išbandyti, tačiau ji galėtų būti prieinama vėliausiai per metus.