Мобильное устройство для быстрого обнаружения вирусов Зика, денге и чикунгунья

Исследователи из исследовательского подразделения компании Sandia (Sandia National Laboratories) разработали диагностическое устройство на базе обычного смартфона, которое весит не более 500 грамм, стоит примерно $100 и способно в течение 30 минут обнаруживать вирусы таких разносимых комарами заболеваний как Зика, денге и чикунгунья.

В настоящее время для тестирования на присутствие таких вирусов требуется наличие лаборатории, а пациенты должны ждать результата несколько дней. Для анализа требуется оборудование размером примерно в микроволновую печь, которое стоит около $20 000. Это делает задачу быстрого анализа на наличие таких вирусов совершенно нереалистичной задачей для бедных клиник в развивающихся странах, где собственно от этих болезней и страдают люди, пишет Medical News.

Устройство Sandia основано на использовании технологии изотермической петлевой амплификации (loop-mediated isothermal amplification, LAMP), которая исключает необходимость предварительно обрабатывать биологические образцы, такие как кровь или моча. Что собственно и отличает этот метод от стандартного тестирования, которое требует отправки образца в лабораторию, выделение из него ДНК или РНК, а затем размножения их с помощью процесса полимеразной цепной реакции (polymerase chain reaction, PCR). Этот процесс включает в себя множественный нагрев и охлаждение образца, после чего вирусные ДНК/РНК в образце реплицируются в количестве, достаточном для обнаружения. Все это требует дорогого оборудования и компонентов, что позволяет анализировать образцы только в лаборатории, а не там, где это больше нужно.

Также, как и PCR, LAMP копирует вирусные ДНК/РНК, но без цикла нагрева/охлаждения, поэтому устройству не требуется мощный источник питания. Кроме того, несколько специально разработанных биохимических агентов позволяют проводить анализ при температуре 65°C в течение получаса.

Для этого проекта исследователи разработали алгоритм, позволяющий смартфону действовать как флуориметр, обнаруживая световые сигналы LAMP в случае, если они появляются. Все это работает очень просто - пользователю надо просто поместить смартфон в верхней части устройства и открыть приложение. Приложение включает нагреватель, который инициирует LAMP-реакцию.

Через 30 минут смартфон фотографирует образец. Приложение включает в себя новый алгоритм анализа изображения, который точно определяет цвет и яркость вспышек, излучаемых при реакции. При этом подобный алгоритм обеспечивает существенно лучшее обнаружение вируса, чем это делает лаборант в лаборатории, пользуясь только своими глазами.