Ученые придумали маску, которая светится при обнаружении коронавируса

Команда ученых из США разрабатывает защитную маску, способную подавать флуоресцентный сигнал, когда человек с коронавирусом дышит, кашляет или чихает. Сигнал можно будет зафиксировать с помощью специального устройства, но нельзя увидеть невооруженным глазом, рассказывает Business Insider.

Фото: Shutterstock

Пандемии были главным объектом изучения для Джима Коллинза за годы до появления нового коронавируса. В 2014 году его биоинженерная лаборатория в Массачусетском технологическом институте начала разработку датчиков, которые могли бы обнаружить вирус Эбола, лиофилизированный на листе бумаги. Небольшая команда ученых из Массачусетского технологического института и Гарварда впервые опубликовала свои исследования в 2016 году; к тому времени они адаптировали технологию для борьбы с растущей угрозой вируса Зика.

Теперь они снова корректируют свой инструмент для выявления случаев коронавируса.

Команда разрабатывает маску, которая будет подавать флуоресцентный сигнал в процессе дыхания, кашля или чихания человека с коронавирусом. Эта технология может заменить проверки температуры в общественных местах.

«После открытия транспортной системы маску теоретически можно будет использовать в аэропортах, когда мы проходим через систему безопасности и ожидаем посадки в самолет, — сказал Коллинз. — Вы или я сможем использовать ее по дороге на работу и с работы. Больницы могли бы использовать ее для пациентов, когда они приходят или сидят в комнате ожидания, в качестве предварительного обследования».

Врачи могут даже использовать такие маски для диагностики на месте, не отправляя образцы в лабораторию. В условиях стремительного распространения вируса инструменты, которые быстро идентифицируют зараженных людей, имеют решающее значение.

Флуоресцентный сигнал способен показать, присутствует ли коронавирус в слюне

Коллинз говорит, что текущий проект его лаборатории находится на «очень ранних стадиях», но результаты были многообещающими. В течение последних нескольких недель его команда проверяла способность датчиков обнаруживать коронавирус в небольшом образце слюны.

Команда также экспериментирует с дизайном: сейчас лаборатория обсуждает вопрос о том, нужно ли встраивать датчики в маску или разрабатывать модуль, который можно прикрепить к любой маске.

Команда надеется продемонстрировать, что концепция работает, в течение следующих нескольких недель.

«Как только мы окажемся на этой стадии, важно организовать исследования при участии зараженных людей, чтобы увидеть, будет ли это работать в реальных условиях», — поведал ученый.

Однако в целом технология выявления вирусов уже доказана. К 2018 году датчики лаборатории могли обнаруживать вирусы, вызывающие ОРВИ, корь, грипп, гепатит С, лихорадку Западного Нила и другие заболевания.

По теме: Трамп сказал, что США обошли весь мир в тестировании на COVID-19: почему это не победа

«Сначала делали это на бумаге, чтобы создать инструмент для такой недорогой диагностики, — пояснил Коллинз. — Мы показали, что система может работать с пластиком, кварцем и тканью».

Датчики Коллинза состоят из генетического материала (ДНК и РНК), который связывается с вирусом. Этот материал лиофилизируют на ткани, используя машину, которая вытягивает влагу из генетического материала, не убивая его. Он может оставаться стабильным при комнатной температуре в течение нескольких месяцев, обеспечивая маскам относительно длительный срок хранения.

Датчикам нужно активировать две вещи. Во-первых, влагу, которую наши тела выделяют через дыхательные частицы, такие как слизь или слюна. Во-вторых, необходимо обнаружить генетическую последовательность вируса.

Шанхайская лаборатория секвенировала геном коронавируса в январе. Коллинз сказал, что его датчики должны были идентифицировать только маленький сегмент этой последовательности, чтобы обнаружить вирус. Как только они это сделают, система сможет флуоресцировать в течение 1-3 часов.

Этот сигнал не виден невооруженным глазом, поэтому лаборатория Коллинза использует прибор, называемый флуориметром. Как говорит автор, за пределами лаборатории служащие смогут использовать ручные флуориметры, которые, по словам Коллинза, «стоят около доллара», чтобы сканировать людей в масках.

Его команда ранее разработала датчики, меняющие цвет с желтого на фиолетовый при наличии вируса, поэтому возможно использование и такой системы.

Более быстрый и точный способ диагностики

Коллинз считается пионером синтетической биологии — области, которая использует инженерию для перепроектирования систем, встречающихся в природе. Он выиграл грант MacArthur Genius в 2003 году. В 2018-м его лаборатория получила от Johnson & Johnson грант в размере 50 000 долларов на разработку встраиваемых датчиков обнаружения вирусов для лабораторных халатов.

Датчики могут предлагать более дешевую, быструю и более чувствительную форму обнаружения вируса, чем традиционные диагностические тесты. Например, лабораторные датчики для вируса Зика могут диагностировать заражение в течение двух-трех часов. В 2016 году команда оценила, что датчики стоят около 20 долларов каждый, а сам тест обходился в 1 доллар или меньше в производстве.

Анализы на коронавирус в настоящее время занимают около 24 часов, и пациенты часто не получают результатов в течение нескольких дней. Это может измениться — Департамент по санитарному контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США разрешило использовать домашний диагностический тест (в настоящее время он распространяется среди медицинских работников и лиц, оказывающих первую помощь).

По теме: Возможно, вы уже переболели: как пройти тест на антитела к коронавирусу не выходя из дома

Тест, разработанный Центром по контролю и профилактике заболеваний, стоит около $36, согласно документу, выпущенному Medicare в марте. Для коммерческих лабораторий цена составляет $51.

Поскольку датчики Коллинза очень специфичны, они даже способны обнаруживать различные штаммы вируса. В случае с вирусом Зика датчики обнаружили два штамма из Африки, один из Азии и один из Америки.

Ученые проследили штаммы коронавируса до двух основных линий: одна возникла в Азии, а другая стала более распространенной в Европе, Северной Америке и Австралии. Хотя лаборатория в Массачусетсе все еще тестирует сегменты коронавируса, есть большая вероятность, что ее технология сможет обнаружить эти различия: команда ранее выявила, что ее тест находит мутацию с вероятностью 48%.

Вместо проверок температуры

Проверяющие в аэропортах часто полагаются на температурные скрининги, чтобы выявить путешественников, которые могут иметь коронавирусную инфекцию. Этот метод также используется в странах, которые ослабили ограничения на передвижение людей.

Но температурные проверки пропускают большое количество инфекций, включая пациентов, которые не имеют симптомов или испытывают симптомы, отличные от лихорадки. Коллинз считает, что его сенсоры могут выявлять больше случаев, обнаруживая сам вирус, а не его симптомы.

По его словам, главная цель лаборатории — начать производство масок для публичного распространения к концу лета.

«Прямо сейчас мы ограничены во времени и талантах: у нас относительно небольшая команда, — сказал он. — Мы ограничены в количестве работающих в лаборатории, они трудятся изо всех сил».

Читайте также на ForumDaily:

ВОЗ: коронавирус может стать постоянной инфекцией, убивающей людей каждый год

Трамп сказал, что США обошли весь мир в тестировании на COVID-19: почему это не победа

‘Мы усвоили уроки’: как врачи Нью-Йорка лечат COVID-19 и совершенствуют медицинские протоколы

США изымают для проверки российские аппараты вентиляции легких после пожаров в больницах

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.