Быстрый ПЦР-тест и цифровая платформа для борьбы со следующей пандемией

Быстрый ПЦР-тест и цифровая платформа для борьбы со следующей пандемией

06 Jan 2023
89

Ученые из немецкого института Фраунгофера разработали новый вид теста на коронавирус, в котором используется другой метод дублирования генетического материала. Кроме того, в настоящее время они работают над созданием масштабируемой, открытой и цифровой системы ПЦР-тестов, в которой результат можно получить в течение 15 минут, а данные автоматически отправляются непосредственно в органы здравоохранения.

В системе Pathogen Analyzer объединены преимущества быстрого тестирования на антигены и ПЦР-тестирования. Результат теста будет готов уже через двадцать-сорок минут. При использовании традиционного ПЦР-теста получение результата может занять до двух дней, а экспресс-тесту на антиген не хватает надежности. Другая команда института Фраунгофера в настоящее время разрабатывает масштабируемую, открытую и оцифрованную систему ПЦР-тестов, которая будет выдавать результаты всего за 15 минут и отправлять данные в органы здравоохранения.

По словам одного из разработчиков Даниэля Райберта,

С помощью Pathogen Analyzer мы обнаруживаем непосредственно генетический материал вирусов. Мы напечатали множество маленьких гидрогелевых "точек"(биосенсоров) на тестовом чипе, который по размеру похож на экспресс-тест на антиген. Тест-чип с образцом мазка из носа нагревается до 62 градусов Цельсия в компактном и мобильном анализаторе. Буферный раствор и высокая температура раскрывают генетический материал вируса и размножают нуклеиновые кислоты для обнаружения в биосенсорах. Эта реакция происходит при постоянной температуре - нагрев и охлаждение жидкости для анализа, биохимически необходимые для ПЦР-теста, не требуются. Пациенты могут подключить к анализатору приложение для смартфона, чтобы получить персонализированные результаты теста. Световой сигнал в анализаторе определяет количество генетического материала патогена и отправляет окончательный результат непосредственно больному человеку.

Каждый биосенсор содержит "захватывающие молекулы", которые при облучении светом испускают флуоресцентное излучение разной длины волны, если они захватили соответствующий патоген. Каждый биосенсор — это как маленький индивидуальный тест. Использование мультиплексирования не только повышает надежность результатов, но и позволяет одновременно обнаруживать до 12 различных типов вирусов с помощью одного образца и одного тест-чипа. Система модульная, поэтому ее можно быстро адаптировать для тестирования на новые патогены.

Одной из задач была разработка последующих производственных процессов для теста и обеспечение их дешевизны — ведь при массовом производстве тест должен стоить не более одного евро. Отдельные образцы биосенсоров могут быть напечатаны как с помощью 3D-принтера, так и с помощью традиционного процесса трафаретной печати. В перспективе тест должен функционировать и без анализатора, будучи полностью пригодным для использования с помощью одного лишь смартфона. Мобильные телефоны уже оснащены источником света и камерой, а нагревательный элемент может быть встроен в сам чип.

Исследователи института Фраунгофера также разрабатывают масштабируемую, открытую систему ПЦР-тестов, которая будет выдавать результаты всего за 15 минут. Недостатком стандартных ПЦР-тестов является то, что в настоящее время они не подходят для массового, специального тестирования на месте, где требуется максимальная простота использования, быстрота результатов и разумная стоимость.

Цель состоит в том, чтобы объединить преимущества более чувствительных тестов ПЦР и более дешевых, но менее надежных тестов на антиген, которые продаются в аптеках и супермаркетах. Новые тесты также будут более доступными по цене, чем системы экспресс-тестов ПЦР, которые в настоящее время представлены на рынке. Устройство размером всего 15 на 15 на 20 сантиметров имеет простую конструкцию. Помимо микрофлюидного картриджа и насоса, он включает в себя нагревательные конструкции и флуоресцентную камеру в качестве детектора. Никаких дорогостоящих компонентов не требуется.