新しい大気質モニターは、SARS-CoV-2 ウイルスのあらゆる変異体をほぼリアルタイムで検出できます。 この種としては初の装置は、高流量空気サンプラーとナノボディベースのバイオセンサーで構成されており、インフルエンザ、ライノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス（RSV）などの他の呼吸器病原体の検出にも応用できる可能性があるという。米国セントルイスのワシントン大学の開発者。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックはもはや緊急事態ではありませんが、特にコロナウイルスやその長期的な影響に対して臨床的に脆弱な人々の感染を防ぐことは依然として重要です。 そのための 19 つの方法は、コロナウイルスの室内環境を調査することです。人々がリスクを評価して適切な行動を取れるように、理想的にはリアルタイムで調査します。 「現時点では、部屋がどれほど安全であるかを示すものは何もありません」と説明します。 ジョン・シリト ウォッシュ 神経内科医で研究チームのメンバー。 「100 人がいる部屋にいる場合、自分が病気であるかどうかを XNUMX 日後に知りたくはありません。 このデバイスのアイデアは、生きたウイルスが存在するかどうかを基本的にリアルタイム、つまり XNUMX 分ごとに知ることができるということです。」

微小免疫電極バイオセンサー

この新しい装置は、シリト氏と同僚の精神科医が開発した微小免疫電極（MIE）バイオセンサーを応用したものである。 カーラ・ユエデ アルツハイマー病に関係すると考えられているプラ​​ーク形成アミノ酸であるアミロイド ベータを検出するために以前に開発されました。 このバイオセンサーをSARS-CoV-2に敏感にするために、CiritoとYuedeは、アミロイドベータに結合する抗体を、コロナウイルスのスパイクタンパク質に結合するラマから得られたナノボディと交換した。

彼らの次の仕事は、この改造されたセンサーと空気サンプラーを組み合わせることでした。 このために、彼らは次のことに目を向けました。 ジョゼフ・プテュセリーのエンジニア ラジャン・チャクラバーティの複雑なエアロゾル・システム研究所 WashUで。 室内空気中のウイルスのレベルは通常非常に低いため、研究チームは、短時間に大量の空気を取り込む湿式サイクロンと呼ばれるサンプラーを選択しました。 エアロゾルは高速でこのサンプラーに入り、濡れた内壁に衝撃を与え、下向きの渦流を生み出し、浮遊ウイルス粒子を捕捉します。

サンプルが収集されると、デバイスは自動液体移送ポンプを使用してウイルスと液体の混合物を MIE バイオセンサーに送ります。 Yuede 氏は、SARS-CoV-2 ウイルスがセンサー上のナノボディに結合し、方形波ボルタンメトリーと呼ばれる技術を使用して、ウイルスの表面にあるチロシンと呼ばれるアミノ酸が酸化されると説明しています。

結果として生じる酸化電流の強さはサンプル中のウイルスの量に関係しており、チャクラバーティ氏によると、この装置は空気7立方メートル中にわずか35〜1000コピーのウイルスRNAを検出できるほどの感度があるという。 「干し草の山から針を見つけるようなものです」と彼は言います。 「湿式サイクロンによる高いウイルス回収は、毎分約 5 リットルという非常に高い流量によるものと考えられます。これにより、市販のサンプラーと比較して、XNUMX 分間のサンプル収集でより大量の空気をサンプリングできます。」

リアルタイムのメリット

市販のサンプラーと比較したさらなる利点は、デバイスの速度です。 「ナノボディベースの電気化学的アプローチは、試薬や多くの処理ステップを必要としないため、ウイルスの検出がより速くなります」とユエデ氏は説明する。

Puthussery 氏は、従来のエアロゾル サンプリングには 24 つの主要なステップが含まれると付け加えています。 まず、フィルターベースのサンプリングまたは粒子から液体へのサンプラーを使用して、空気からサンプルが収集されます。 この収集プロセスには、数十分から XNUMX 時間以上かかる場合があります。 エアロゾルサンプルが収集されたら、検査施設に輸送するために医療グレードの保管容器に注意深く保管する必要があります。 そこでは、通常、逆転写定量的ポリメラーゼ連鎖反応 (Rt-qPCR) 技術を使用して、ウイルスの検査が行われます。

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このアプローチは時間とコストがかかり、時間分解能も低くなります。 対照的に、WashUチームのデバイスは、SARS-CoV-2の存在を検出するたびに点灯したり、ビープ音を鳴らしたり、生のバイオセンサー酸化電流信号を単に表示したりするようにプログラムでき、ユーザーは窓を開けたり空気の流れを増やすなどの実際的な措置を講じることができる。他の方法で。 「建物の居住者にパニックを引き起こさないように、通知の選択は場所に応じて行われます」と彼は言います。 「何が理想なのかはまだ決まっていません。」

研究者らは現在、他の一般的な呼吸器病原体を検出できるように、さまざまな標的特異的ナノボディを追加することでバイオセンサーを多様化することを計画している。 その後、システムの商用化に向けた取り組みを開始します。 「病院では、このモニターを使用して、患者にあらゆる種類の合併症を引き起こすブドウ球菌や連鎖球菌症を測定することができます」とシリト氏は言います。 「これは本当に人々の健康に大きな影響を与える可能性があります。」

新しいデバイスの詳細については、 ネイチャー·コミュニケーションズ.

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