使用智能手机检测诺如病毒

2019年8月28日15:40:38使用智能手机检测诺如病毒已关闭评论
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一小部分诺如病毒 – 一种高度传染性的微生物,每年在美国造成大约2000万例食物中毒 – 有很长的路要走。只有10粒病毒会导致人类患病。亚

一小部分诺如病毒 - 一种高度传染性的微生物,每年在美国造成大约2000万例食物中毒 - 有很长的路要走。只有10粒病毒会导致人类患病。亚利桑那大学的一个研究小组创建了一种简单,便携且廉价的方法来检测极低水平的诺如病毒。

Jeong-Yeol Yoon,生物医学工程系研究员;Soo Chung,生物系统工程博士生,在Yoon的生物传感器实验室工作;Mel&Enid Zuckerman公共卫生学院社区,环境与政策系主任Kelly A. Reynolds领导了该项目。该团队在美国化学学会官方期刊ACS Omega上发表了他们的研究成果,Yoon本周在圣地亚哥举行的ACS秋季2019年全国会议和博览会上展示了这项研究。

雷诺兹说:“在水中快速监测人类病毒的进展对于保护公众健康至关重要。”“这种快速,低成本的水质监测技术可以成为减少当地和全球疾病负担的转型工具。”

UA和Tucson Water的国家科学基金会水和环境技术中心都为这项研究提供了资金。虽然诺如病毒通常与游轮相关联,但它也可以通过供水迅速通过社区传播。它每年导致全球约20万人死亡。

保持组件简单

已经存在少量检测诺如病毒的装置,但它们通常需要使用显微镜,激光和光谱仪阵列的实验室设置,这可能花费数千美元。为了检测现场的诺如病毒,例如游轮或市政水井,该团队决定使用更简单的材料:纸张,微流体芯片和智能手机。

“纸质基材非常便宜且易于储存,我们可以轻松制造这些芯片,”Chung说。“纸张的纤维结构也允许液体自发流动,而不使用泵送系统,其他芯片,如硅片,通常需要。”

然而,科学家通常通过测量样品中光的散射和反射来检测芯片上的污染物,而纸的多孔性和不透明性会导致背景散射干扰成像并使得很难检测到非常小的病毒浓度。因此,该小组开发了一种检测诺如病毒的新方法,通过计数荧光珠而不是测量光强度。

该过程开始于将可能受污染的水添加到纸微流体芯片的一端。另一方面,测试人员添加了微小的荧光聚苯乙烯珠子(画中豆袋内的小白球 - 这些是相同的材料,但要小得多)。每个珠子与抗诺罗病毒的抗体连接。如果存在诺如病毒,则几种抗体附着于每种病毒颗粒,产生一小块荧光珠。

“诺如病毒颗粒太小,无法通过智能手机显微镜成像,抗体也是如此,”Yoon说。“但是当你将这些珠子中的两个或三个或更多个连接在一起时,这表明诺罗病毒存在,导致珠子聚集。”

这些珠子的大小足以让智能手机显微镜检测和拍摄。然后,研究人员创建的智能手机应用程序计算图像中照明像素的数量,以识别聚集珠子的数量,随后确定样本中诺罗病毒颗粒的数量。这是纸屑的另一个优点:通过毛细管作用,珠子组沿着纸张展开,使它们更容易计数。整个设备中最昂贵的部件 - 智能手机显微镜 - 成本不到50美元。它使用起来也很简单。

“你不必是一名科学家或工程师来运行该设备,”尹说。“分析将由智能手机应用程序自动完成,因此您只需担心将水样加载到芯片上。”

在未来,该团队希望开发更早检测患者诺如病毒感染的方法,并扩展其智能手机监测平台,以检测其他危害,如潜在的致癌化学物质。他们还计划在全球范围内推广该平台,使用同样普遍的工具来对抗和发现影响深远的疾病。