Нанотехнологии и лазер для быстрого обнаружения вирусов
Исследователи из Университета Джорджии разработали диагностический тест, способный обнаруживать такие вирусы, как грипп, ВИЧ и RSV, за 60 секунд или менее. Технология использует нанотехнологии и может спасти жизни, быстро выявляя вспышки болезней или биотеррористические атаки.
Принцип работы: усиленная поверхностная рамановская спектроскопия (SERS)
Метод основан на поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Он измеряет изменение частоты ближнего инфракрасного лазера при его рассеянии на вирусной ДНК или РНК. Это изменение частоты, известное как рамановский сдвиг, уникально для каждого вируса, как отпечаток пальца.
Проблема предыдущих попыток заключалась в слабом сигнале. Учёные решили её, значительно усилив сигнал с помощью серебряных наностержней.
Ключевое усовершенствование: серебряные наностержни
- Используя запатентованный метод, исследователи размещают ряды серебряных наностержней на стеклянных слайдах.
- Наностержни в 10 000 раз тоньше человеческого волоса.
- Максимальное усиление сигнала достигается при расположении наностержней под углом 86 градусов.
- Методология изготовления проста, дешёва и воспроизводима.
Возможности и преимущества технологии
- Высокая чувствительность: Потенциально может обнаружить единичную вирусную частицу.
- Высокая специфичность: Позволяет различать подтипы вирусов и мутации (вставки, делеции генов). Это ценно как для диагностики, так и для эпидемиологического отслеживания.
- Скорость: Результат за минуты против нескольких дней или недель у стандартных методов.
- Прямое обнаружение: Метод выявляет сам вирус, а не антитела к нему, что снижает риск ложных результатов.
Сравнение с существующими методами
- Серологические тесты (на антитела): Могут давать ложноположительные (из-за давних инфекций) и ложноотрицательные (из-за низкого уровня антител) результаты.
- ПЦР (полимеразная цепная реакция): Точный метод, но требует от нескольких дней до двух недель.
- Новая технология SERS: Позволяет получить результат практически в реальном времени, что критично при угрозах вроде птичьего гриппа H5N1.
Текущий статус и планы
- Технология успешно работает с вирусами, выделенными из инфицированных клеток в лаборатории.
- Следующий шаг — тестирование на биологических образцах (кровь, фекалии, мазки из носа).
- Идёт работа над созданием онлайн-энциклопедии значений рамановских сдвигов для быстрой идентификации неизвестных вирусов.
- Для коммерциализации разрабатывается бизнес-модель, ведётся поиск венчурного капитала и способов массового производства серебряных наностержней.
- В следующем году проект планируют переместить в бизнес-инкубатор Georgia BioBusiness Center.
По словам ведущего автора Ральфа Триппа, эта разработка представляет собой «следующее поколение диагностического тестирования».