科学家设计了一种快速、便携的COVID-19检测方法,可以在智能手机上提供检测结果。它的开发者声称,它可以在缺乏专业技术、基础设施和实验室测试专用设备的地区扩大负担得起的测试。

一名戴着口罩的黑人妇女用她的手机为《便携式智能手机COVID-19检测在40分钟内交付结果》这篇文章做陪读。 在Pinterest分享
新型便携式COVID-19检测能够迅速提供结果,并使检测更容易获得。
图片来源:Getty Images

截至2020年9月3日,导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2感染了2600多万人在世界范围内。准确的检测是控制病毒和减少传播的关键。

目前,实时逆转录-聚合酶链反应测试是检测SARS-CoV-2感染的最好方法。

在这个测试中,RNA(一种单链分子)进行逆转录。在这个过程中,一种酶将RNA转化为双链DNA。

在逆转录后,科学家利用PCR过程复制基因组的特定区域。然后,他们引入引物,引物是结合到SARS-CoV-2基因组特定DNA序列上的一小段DNA。

然后,科学家们将荧光染料(也称为探针)、棉签样本和引物插入PCR仪中。如果荧光信号出现,科学家们将样本登记为SARS-CoV-2阳性。

美国、欧洲和亚洲广泛使用RT-PCR检测。虽然这些标准测试是高度可扩展的,但它们最大的限制是需要实验室设置。

该测试需要在每个周期中通过不同的温度来放大病毒遗传物质,以便科学家能够分析它。这增加了无法获得RT-PCR检测所需基础设施和专门知识的地区等待结果的时间。

考虑到这些限制,伊利诺伊大学香槟分校的一组研究人员着手设计一种廉价、快速、便携的测试。

发表在《美国医学杂志》上的一项研究中美国国家科学院院刊,伊利诺斯州的团队解释了他们是如何开发一个原型测试的。根据他们的论文,通过使用手持阅读器、3d制作的墨盒和智能手机,该测试可以在40分钟内检测出SARS-CoV-2病毒。

新的原型测试使用了一个简单得多的过程,而不是依靠病毒遗传物质在不同温度下进行35-40个不同的循环来扩增。

这种被称为环介导等温扩增(LAMP)的检测方法,是科学家在20年前开发的,并被用作一种更经济有效的DNA扩增方法。

科学家已经使用这种技术来检测DNA肺结核疟疾

最近,科学家开发了RT-LAMP(逆转录灯)来检测病毒中的RNA,例如艾滋病毒

该测试的工作原理是将样本加热到149华氏度(65摄氏度),可以灭活现有的任何病毒。然后,研究人员打开病毒并检测出识别SARS-CoV-2的基因序列。

RT-LAMP方法的主要局限性在于,需要针对病毒遗传物质的6 - 8个不同区域开发4 - 6个引物,而RT-PCR测试只有2个引物。

报告显示RT-LAMP为不敏感而传统的聚合酶链反应测试则无法检测低水平的病毒。

尽管存在这种局限性,研究人员还是使用了RT-LAMP方法,因为它不需要商用的热循环器。在PCR技术中,热循环器可以扩增样本中的RNA和DNA。

此外,RT-LAMP程序不需要多个步骤来吸引病毒,可以依靠一次性墨盒。

研究人员利用市面上可买到的组件构建了他们的原型,其中包括一个3D打印墨盒和一个基于智能手机的光学阅读器。他们测试了20个鼻拭子,其中10个对SARs CoV-2呈阳性,证明了这个诊断系统的可行性。

他们将棉签放入病毒传输介质溶液中,轻轻地搅动病毒,使它们从棉签移到溶液中。然后热细胞溶解,或孵化,部分样品在95ºC 1分钟。

随后,他们将样品和RT-LAMP试剂装入1毫升和5毫升注射器中,并将组件注射到3d打印的微流体管盒中。

然后,操作者将墨盒放入带有加热室的便携式智能手机支架中。当墨盒达到65ºC,结果出现在智能手机在30 - 40分钟内摇篮。

如果智能手机发出荧光灯,就表示检测呈阳性。该试验在所有10个病毒载体临床样本中正确检测出SARS-CoV-2。

在这个视频,团队演示了可移植测试是如何工作的。

在他们的论文中,作者提出,医疗点测试“是为可访问性和扩大潜力而设计的。”“他们继续:

“这种方法可以在没有实验室级基础设施和资源的情况下,特别是在需要在收集点进行诊断的情况下,如学校、照顾老人或残疾人的设施或体育赛事,可大规模部署COVID-19诊断。”

研究人员目前正与总部位于芝加哥的技术公司Fast Radius Inc.合作,生产这种微流体粉盒。

作者之一威廉·金是该公司的联合创始人。