Un nouveau moniteur de qualité de l'air peut détecter n'importe quelle variante du virus SARS-CoV-2 en temps quasi réel. Le dispositif, le premier du genre, qui comprend un échantillonneur d'air à haut débit et un biocapteur à base de nanocorps, pourrait également être adapté pour détecter d'autres agents pathogènes respiratoires tels que la grippe, le rhinovirus et le virus respiratoire syncytial (RSV), selon son développeurs à l'Université de Washington à St. Louis, aux États-Unis.

Bien que nous ne soyons plus dans la phase d'urgence de la pandémie de COVID-19, il est toujours important d'empêcher les personnes d'être infectées, surtout si elles sont cliniquement vulnérables au coronavirus ou à ses effets à long terme. Une façon d'y parvenir serait d'enquêter sur les environnements intérieurs pour le coronavirus - idéalement en temps réel, afin que les gens puissent évaluer les risques et prendre les mesures appropriées. "Il n'y a rien pour le moment qui nous indique à quel point une pièce est sûre", explique Jean Cirritoun LavageU neurologue et membre de l'équipe de recherche. « Si vous êtes dans une pièce avec 100 personnes, vous ne voulez pas savoir cinq jours plus tard si vous pourriez être malade ou non. L'idée avec cet appareil est que vous pouvez savoir essentiellement en temps réel, ou toutes les cinq minutes, s'il y a un virus vivant.

Biocapteur micro-immunoélectrode

Le nouveau dispositif est une adaptation d'un biocapteur à micro-immunoélectrode (MIE) que Cirrito et son collègue psychiatre Carla Yude précédemment développé pour détecter la bêta-amyloïde, les acides aminés formant la plaque qui seraient impliqués dans la maladie d'Alzheimer. Pour rendre ce biocapteur sensible au SRAS-CoV-2, Cirrito et Yuede ont échangé l'anticorps qui se lie à la bêta-amyloïde contre un nanocorps obtenu à partir de lamas qui se lie à la protéine de pointe du coronavirus.

Leur tâche suivante consistait à combiner ce capteur modifié avec un échantillonneur d'air. Pour cela, ils se sont tournés vers Joseph Puthussery, ingénieur en Laboratoire de recherche sur les systèmes d'aérosols complexes de Rajan Chakrabarty à Wash U. Étant donné que les niveaux de virus dans l'air intérieur sont généralement très faibles, l'équipe a choisi un échantillonneur appelé cyclone humide qui absorbe de grands volumes d'air en peu de temps. Les aérosols pénètrent dans cet échantillonneur à grande vitesse et impactent ses parois internes mouillées, créant un flux de vortex descendant qui emprisonne toutes les particules virales en suspension dans l'air présentes.

Une fois l'échantillon prélevé, l'appareil envoie le mélange virus-liquide au biocapteur MIE à l'aide d'une pompe de transfert de liquide automatisée. Yuede explique que le virus SARS-CoV-2 se lie ensuite aux nanocorps sur le capteur, et une technique appelée voltamétrie à onde carrée est utilisée pour oxyder les acides aminés appelés tyrosines qui se trouvent à la surface du virus.

La force du courant d'oxydation résultant est liée à la quantité de virus dans l'échantillon, et Chakrabarty affirme que l'appareil est suffisamment sensible pour détecter aussi peu que 7 à 35 copies d'ARN viral dans un mètre cube d'air. « C'est comme trouver une aiguille dans une botte de foin », observe-t-il. "La récupération élevée de virus par le cyclone humide peut être attribuée à son débit extrêmement élevé d'environ 1000 litres par minute, ce qui lui permet d'échantillonner un plus grand volume d'air sur une collecte d'échantillons de 5 minutes par rapport aux échantillonneurs disponibles dans le commerce."

Avantages en temps réel

Un autre avantage par rapport aux échantillonneurs commerciaux est la vitesse de l'appareil. "L'approche électrochimique à base de nanocorps est plus rapide pour détecter le virus car elle ne nécessite pas de réactif ni de nombreuses étapes de traitement", explique Yuede.

Puthussery ajoute que l'échantillonnage conventionnel des aérosols implique deux étapes principales. Tout d'abord, des échantillons sont prélevés dans l'air à l'aide d'un échantillonnage basé sur un filtre ou d'un échantillonneur de particules dans un liquide. Ce processus de collecte peut prendre de plusieurs dizaines de minutes à 24 heures ou plus. Une fois les échantillons d'aérosols collectés, ils doivent être soigneusement stockés dans un conteneur de stockage de qualité médicale pour être transportés vers une installation de test. Là, ils sont testés pour le virus, généralement en utilisant la technique de réaction en chaîne par polymérase quantitative de transcription inverse (Rt-qPCR).

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Cette approche est longue, coûteuse et a une mauvaise résolution temporelle. En revanche, l'appareil de l'équipe WashU pourrait être programmé pour s'allumer, émettre un bip ou simplement afficher le signal brut du courant d'oxydation du biocapteur chaque fois qu'il détecte la présence du SRAS-CoV-2, permettant aux utilisateurs de prendre des mesures pratiques telles que l'ouverture des fenêtres ou l'augmentation du débit d'air. par d'autres moyens. "Le choix de la notification serait spécifique à l'emplacement afin de ne pas semer la panique parmi les occupants du bâtiment", dit-il. "Nous n'avons pas finalisé ce qui serait l'idéal."

Les chercheurs envisagent maintenant de diversifier leur biocapteur en ajoutant différents nanocorps spécifiques à une cible afin qu'il puisse détecter d'autres pathogènes respiratoires courants. Ils commenceront alors à travailler sur la commercialisation de leur système. "En milieu hospitalier, le moniteur pourrait être utilisé pour mesurer les staphylocoques ou les streptocoques, qui entraînent toutes sortes de complications pour les patients", explique Cirrito. "Cela pourrait vraiment avoir un impact majeur sur la santé des gens."

Le nouveau dispositif est détaillé dans Communications Nature.

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• La source: https://physicsworld.com/a/air-quality-monitor-detects-coronavirus-in-near-real-time/