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当今,COVID-19大流行的要紧阶段还是终了,科学家们正在寻找及时监测室内环境中病毒的要领。通过将气溶胶采样技艺的最新发达与超机灵的生物传感技艺相集会,圣路易斯华盛顿大学的辩论东说念主员创建了一个及时监视器,不错在苟简 5 分钟内检测到房间中的任何新冠病毒变种。

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这种低价的主张考证拔擢可用于病院和医疗机构、学校和人人场面,以匡助检测CoV-2,并可能监测其他呼吸说念病毒气溶胶,如流感和呼吸说念合胞病毒(RSV)。他们在监视器上的责任末端,他们说这是最机灵的探伤器,发表在Nature Communications上。

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来自麦凯维工程学院和医学院的跨学科辩论东说念主员团队由麦凯维工程学院能源、环境和化学工程的哈罗德·D·乔利管事发展副教悔拉詹·查克拉巴蒂;Joseph Puthussery,Chakrabarty实践室的博士后辩论助理;约翰·西里托,医学院精神病学教悔;以及医学院精神病学副教悔卡拉·岳德等东说念主构成。

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“咫尺莫得什么能告诉咱们房间有多安全,”Cirrito说。“若是你在一个有100东说念主的房间里,你不思在五天后知说念你是否会生病。这个拔擢的思法是,你基本上不错及时或每5分钟知说念是否有活病毒。

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该图模样了空气采样时分旋风范样器内的颗粒轨迹。华盛顿大学的辩论小组使用谋划流体能源学(CFD)模拟来潜入了解潮湿旋内气溶胶的大小依赖性麇集成果。

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Cirrito和Yuede之前开荒了一种微免疫电极(MIE)生物传感器,不错检测β淀粉样卵白行为阿尔茨海默病的生物瑰丽物,并思知说念它是否不错转动为SARS-CoV-2的检测器。他们关联了Chakrabarty,后者组建了一个包括Puthussery在内的团队,Puthussery在构建及时仪器来测量空气毒性方面领有专科常识。

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为了将生物传感器从检测β淀粉样卵白调遣为冠状病毒,辩论东说念主员将识别β淀粉样卵白的抗体换成了来自好意思洲驼的纳米抗体,该纳米体可识别SARS-CoV-2病毒的刺突卵白。David Brody,医学博士,博士,医学院精神病学系的前教员,该论文的作家,在国立卫生辩论院(NIH)的实践室中开荒了纳米抗体。辩论东说念主员说,纳米体很小,易于复制和修改,制变本钱便宜。

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“基于纳米抗体的电化学要领在检测病毒方面更快,因为它不需要试剂或宽绰的处理要道,”Yuede说。“SARS-CoV-2与名义的纳米抗体集会,咱们不错使用一种称为方波伏安法的技艺指点病毒名义酪氨酸的氧化,以测量样品中的病毒量。”

Chakrabarty和Puthussery将生物传感器集成到基于湿旋风技艺运行的空气采样器中。空气以十分高的速率干涉采样器,并与枚举在采样器壁上的流体离心搀和,形成名义涡流,从而拿获病毒气溶胶。湿式旋风范样器有一个自动泵,不错麇集流体并将其发送到生物传感器,以便使用电化学无缝检测病毒。

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“空气传播气溶胶探伤器的挑战在于室内空气中的病毒水平被稀释得如斯之高,以至于它以至推向团聚酶链响应(PCR)的检测极限,就像大海捞针相似,”Chakrabarty说。“湿旋风分歧器的高病毒回收率可归因于其极高的流速,与市售采样器比较,这使其草率在 5 分钟的样品收贴近采样更大的空气量。”

Puthussery说,大多数生意生物气溶胶采样器以相对较低的流速运行,而该团队的监测器的流速约为每分钟1,000升,使其成为可用的最高流速拔擢之一。它也很紧凑,宽约1英尺,高10英寸,当检测到病毒时会亮起,指示处理员增多房间内的气流或流畅。

该团队在两名 COVID 阳性患者的公寓中测试了监视器。将卧室空气样本的及时荧光定量PCR末端与从无病毒约束室麇集的空气样本进行比较。这些拔擢在卧室的空气样本中检测到病毒的RNA,但在对照空气样本中莫得检测到任何病毒RNA。

在将SARS-CoV-2雾化到房间大小的室内的实践室实践中,湿旋风分歧器和生物传感器草率在采样几分钟后检测到不同水平的空气传播病毒浓度。

Cirrito说:“咱们从SARS-CoV-2运行,但也贪图测量流感、RSV、鼻病毒和其他庸俗感染东说念主类的顶级病原体。“在病院环境中,监测仪可用于测量葡萄球菌或链球菌,它们会给患者带来多样并发症。这确乎会对东说念主们的健康产生紧要影响。

参考文件:

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Puthussery J V, Real-time environmental surveillance of SARS-CoV-2 aerosols,Nature Communications(2023).