科学者がコーヒーマシンのカプセルを使用してホームCOVID-19テストを発明

コーヒーカプセルからエスプレッソとコーヒーを淹れるネスプレッソマシンは、covidテストに使用できます。
コーヒーカプセルからエスプレッソとコーヒーを淹れるネスプレッソマシンは、covidテストに使用できます。
Manu Padilla / Shutterstock 

在宅勤務への移行は私たち全員にとって課題でしたが、あなたの仕事がナノテクノロジーの生物学的応用の研究を伴う場合、それらの試験は家庭のブロードバンド使用を調整するよりも少し複雑です。 彼の研究室から締め出されたので、あなたは有機化学者による研究を合理的に期待するかもしれません ヴィットリオ・サッジョモ、のバイオナノテクノロジーグループから ヴァーヘニンゲン大学と研究 オランダでは、ひどく止まった。

しかし、サッジョモは創造的で想像力豊かなタイプであるため、COVID-19との戦いで一般的な家電製品を有効に活用できるかどうか疑問に思い始めました。 より具体的には、彼はウイルスの安価で高感度の家庭用検査を作成できるでしょうか? 彼はできたことがわかった。 彼のチームは今、アイデアをに投稿しています プレプリントサーバー、ChemArxiv。 この論文はまだ他の科学者によってレビューされていません。

現時点では、 COVID-19テストのXNUMXつの主なタイプ:PCRテストおよびラテラルフローテスト(LFT)。 ゴールドスタンダードのPCRテストは、RNAとして知られる遺伝物質を検出することにより、ウイルスの存在をチェックします。 しかし、綿棒にはウイルス物質がほとんどないため、検出する前に、物質をDNAに変換して増幅する必要があります。 そしてこれは「ポリメラーゼ連鎖反応」、これはPCRの略です。

このプロセスでは、50°C〜90°Cの温度範囲で繰り返しサイクリングを行います。 各サイクルの間に、DNAの量は30倍になるので、XNUMXサイクル後、ウイルス材料のXNUMX億以上のコピーが、出発物質のXNUMX本の鎖から作成できます。 増幅された物質は、ウイルスDNA配列に付着する蛍光標識で検出されます。

そのため、PCRは高感度の技術ですが、実行するには専門の材料と機器が必要です。 これが、テストがラボに送られる理由であり、結果が得られるまでにXNUMX、XNUMX日かかります。

XNUMX番目の一般的なテストは イムノクロマトグラフィー(LFT)。 これらは、ウイルスタンパク質の殻の断片を検出することによって機能します。 LFTのストリップ内に埋め込まれているのは、ウイルスに結合する抗体です。 これらの抗体は、赤く見える小さな金の粒子で標識されており、テストデバイスでそれらを見ることができます。 標識された抗体は、ウイルスが存在するかどうかに応じて、LFTの異なるバンドに蓄積します。

LFTは高速で安価で使いやすいため、コミュニティや家庭でのテストに最適です。 しかし、彼らは 敏感なところはどこにもありません PCRテストとして–ウイルス量の多い人のみを特定します。 これは、感染した多くの人々がそのようなテストから偽陰性の結果を得るということを意味します。


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CoroNaspressoテスト

理想的には、LFTと同じくらい使いやすく、PCRテストと同じくらい感度の高いホームテストが必要です。 優れた候補は、 ループ媒介等温増幅(ランプ)。 これは、PCRと非常によく似た原理に沿って機能し、綿棒から取得できる開始遺伝物質の複数のコピーを生成しますが、いくつかの重要な利点があります。

たとえば、便利な「カラー読み出し」と組み合わせることができます。 ランプ反応が起こると、サンプルの酸性度が上昇します。 つまり、反応ミックスのpH値に応じて色が変化する物質を追加して、ポジティブまたはネガティブな結果を視覚的に示すことができます。 もう65つの利点は、ランプ反応が一定の温度範囲(約XNUMX°C)で実行されることです。温度範囲を一定に循環する必要はありません。

それにもかかわらず、ランプは依然として細かい温度制御が必要です。 PCR装置、ランプ装置、家庭用オーブンなどの温度制御システムは、通常、電子サーモスタットを使用して実現されます。 ただし、家庭用ランプテスト用に特別に設計された新しい電子機器の製造と出荷は実用的ではありません(特にパンデミックの最中)。 そこでSaggiomoはこれを回避する方法を見つけようとしました。 彼は呼ばれる物質にぶつかった 相変化材料 溶けるときにエネルギー(熱)を吸収し、一定の温度を維持します。

正確に必要な温度で溶けるような材料で作られたワックスを見つけた後、Saggiomoはランプ反応チューブとワックスの塊を収容するための装置の構築に着手しました。 次に、これを加熱可能な他の材料に挿入する必要がありました。 完璧な住宅は、彼の朝のコーヒーを作っている間、彼の顔を見つめていることが判明しました:ネスプレッソコーヒーマシンのカプセル。

最後のステップは、カプセルを加熱する正しい方法を見つけることでした。 食器洗い機(動作しましたが、サンプルが失われ続けました)、電子レンジ(チューブが過熱し、蓋が外れたために失敗しました)、お湯で満たされたカップ(温度の制御が不十分)を試した後、Saggiomoは簡単な鍋に落ち着きましたコンロで煮る水の。 結果として得られた「CoroNaspresso」デバイスは、チームの他のメンバーが19人の綿棒でテストしたときに、COVID-XNUMXのXNUMXつのケースを正しく識別しました(これらは陰性テストとは異なる色でした)。

ホームコビッドテスト。
ホームコビッドテスト。
@V_Saggiomoによるツイート

遺伝物質を挿入するためのカプセル、相変化ワックス、バイアルを含むテストは、数百万単位で簡単に作成できます。 その後、人々は自宅で遺伝物質を拭き取り、カプセルを加熱して結果を得ることができます。 これらのデバイスは安価(約0.20ユーロ)で、製造が簡単で、使いやすく、大部分がリサイクル可能です。 たぶん、私たちはすぐに私たちの家でCoroNespressoテストを見るでしょう、ただあなたの通常のコーヒーポッドと混同しないでください。会話

著者について

マークローチ、サイエンスコミュニケーションと化学の教授、 ハル大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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