De la COVID la cancer: Un nou test la domiciliu detectează bolile cu o precizie uimitoare

Ai dureri în gât și nas înfundat? Apariția testelor rapide la domiciliu a făcut ușor să-ți dai seama dacă ai o boală gravă precum COVID-19 sau doar alergii de primăvară. Dar, în ciuda vitezei și confortului lor, aceste teste sunt mai puțin sensibile decât cele utilizate în clinici. Aceasta înseamnă că rezultatul poate fi negativ chiar dacă persoana este infectată.

Soluția ar putea fi o nouă tehnologie de biosenzorizare, cu costuri reduse, care ar putea face testele rapide la domiciliu de 100 de ori mai sensibile la virusuri precum COVID-19. De asemenea, ar putea extinde capacitățile de screening rapid pentru alte afecțiuni periculoase, cum ar fi cancerul de prostată și sepsisul.

Oamenii de știință de la Universitatea din California, Berkeley, au dezvoltat un test care combină un proces natural de evaporare numit „efectul inelului de cafea” cu plasmonica și inteligența artificială pentru a detecta cu precizie biomarkerii bolilor în doar câteva minute.

„Această tehnică simplă, dar puternică, oferă rezultate extrem de precise într-o fracțiune din timpul necesar metodelor tradiționale de diagnostic”, a declarat Kamyar Behrouzi, recent doctorand în sisteme microelectromecanice și nanoinginerie la UC Berkeley.
„Munca noastră deschide calea către soluții de diagnostic mai accesibile și mai accesibile ca preț, în special pentru regiunile cu resurse limitate.”

O descriere a tehnologiei a fost publicată în revista Nature Communications.

Efectul inelului de cafea și nanoparticulele

Dacă te uiți cu atenție la o pată de cafea sau de vin, vei observa că este mai închisă la culoare la margini decât în centru. Acest lucru se datorează unui fenomen fizic cunoscut sub numele de efectul inelului de cafea: atunci când o picătură de lichid se evaporă, creează un curent care împinge particulele în suspensie spre margini. Dacă particulele sunt pigmentate, ca în cazul cafelei sau al vinului, se va forma un inel mai închis la culoare în jurul marginilor petei.

În 2020, Behrouz dezvolta un biosenzor pentru detectarea COVID-19 și a observat că picăturile soluției sale experimentale lăsau urme inelare atunci când se uscau. Și-a dat seama că efectul inelului de cafea putea fi folosit pentru a concentra particulele virusului COVID-19, făcându-le mai ușor de detectat.

„Ne-am dat seama că putem folosi acest efect pentru a crea ceva mult mai bun decât plănuisem inițial”, a spus Behrouz.

Cum funcționează testul?

Tehnologia de testare rapidă utilizează particule minuscule numite nanoparticule plasmonice care interacționează cu lumina într-un mod special.

1. Utilizatorul aplică pe membrană o picătură de lichid care conține proteine asociate cu boala (cum ar fi un tampon prelevat din gură sau nas).
2. Când este uscată, picătura concentrează biomarkerii bolii în zona inelului de cafea.
3. Utilizatorul adaugă apoi o a doua picătură care conține nanoparticule plasmonice care „lipesc” de biomarkerii bolii.

Dacă sunt prezenți biomarkeri, nanoparticulele formează modele specifice care modifică modul în care lumina interacționează cu membrana. Aceste modificări pot fi observate cu ochiul liber sau cu o aplicație pentru smartphone bazată pe inteligență artificială.

Tehnologia oferă rezultate în mai puțin de 12 minute și este de 100 de ori mai sensibilă pentru COVID-19 decât testele similare efectuate la domiciliu.

Aplicare pentru alte boli

„Una dintre proteinele cheie pe care le putem detecta cu această tehnică este un biomarker pentru sepsis, un răspuns inflamator periculos la o infecție bacteriană care se poate dezvolta foarte rapid, în special la persoanele de peste 50 de ani”, a declarat autorul principal al studiului, Liwei Lin, profesor de inginerie mecanică la UC Berkeley.
„Fiecare oră contează, dar cultivarea bacteriilor pentru a identifica sursa infecției poate dura zile întregi. Tehnica noastră ar putea permite medicilor să detecteze sepsisul în 10 până la 15 minute.”

Oamenii de știință au creat deja un prototip al unui test la domiciliu, similar testelor rapide COVID-19, cu componente imprimate 3D care ajută la poziționarea corectă a probei și la aplicarea picăturilor plasmonice.

„În timpul pandemiei de COVID-19, ne-am bazat pe teste la domiciliu pentru a vedea dacă eram infectați. Sper că tehnologia noastră va face mai accesibilă depistarea regulată a afecțiunilor precum cancerul de prostată, fără a fi nevoie să plecăm de acasă”, a spus Lin.