Nespresso-maskiner, som brygger espresso og kaffe fra kaffekapsler, kan brukes til covid-tester.
Nespresso-maskiner, som brygger espresso og kaffe fra kaffekapsler, kan brukes til covid-tester.
Manu Padilla / Shutterstock 

Overgang til hjemmearbeid hadde sine utfordringer for oss alle, men når jobben din innebærer å undersøke biologiske applikasjoner for nanoteknologi, er disse forsøkene litt mer kompliserte enn å sjonglere med husholdningens bredbåndsbruk. Så utestengt fra laboratoriet hans, kan du med rimelighet forvente forskningen fra organisk kjemiker Vittorio Saggiomo, fra gruppen Bionanotechnology på Wageningen University & Research i Nederland, for å ha stoppet.

Men Saggiomo er en kreativ, fantasifull type, og derfor begynte han å lure på om han kunne gjøre vanlige husholdningsapparater til god bruk i kampen mot COVID-19. Mer spesifikt, kunne han lage en billig, svært sensitiv hjemmetest for viruset? Det viser seg at han kunne. Teamet hans har nå lagt ut ideen på en preprint-server, ChemArxiv. Papiret er ennå ikke vurdert av andre forskere.

For øyeblikket er det det to hovedtyper av COVID-19 test: PCR-testen og den laterale strømningstesten (LFT). Gullstandard PCR-testen sjekker for tilstedeværelsen av viruset ved å oppdage dets genetiske materiale kjent som RNA. Men det er forsvinnende små mengder viralt materiale i en vattpinne, så materialet må konverteres til DNA og forsterkes før det kan oppdages. Og dette oppnås vedpolymerase kjedereaksjon”, Som er hva PCR står for.

Prosessen innebærer gjentatt sykling gjennom en rekke temperaturer mellom 50 ° C og 90 ° C. I løpet av hver syklus fordobles mengden DNA, så etter 30 sykluser kan det opprettes over en milliard kopier av virusmaterialet fra bare en tråd med startmateriale. Det amplifiserte materialet blir deretter påvist med fluorescerende markører som fester seg til de virale DNA-sekvensene.


innerself abonnere grafikk


Som sådan er PCR en svært sensitiv teknikk, men den trenger spesialmaterialer og utstyr for å utføre. Dette er grunnen til at testene sendes til et laboratorium, og det tar en dag eller to å få resultatet.

Den andre vanlige testen er lateral flytest (LFT). Disse fungerer ved å oppdage fragmenter av virusproteinskall. Innebygd i stripene til LFT er antistoffer som binder seg til viruset. Disse antistoffene er merket med små gullpartikler, som virker røde, slik at du kan se dem på testenheten. De merkede antistoffene akkumuleres på forskjellige bånd på LFT, avhengig av om viruset er tilstede eller ikke.

LFT-ene er raske, billige og enkle å bruke, noe som gjør dem ideelle for fellestesting og hjemmetesting. Men det er de ikke på langt nær så følsom som PCR-testene - de vil bare identifisere personer med høy virusbelastning. Dette betyr at mange som er smittet vil få et falskt negativt resultat fra slike tester.

CoroNaspresso tester

Ideelt sett trenger vi en hjemmetest som er like enkel å bruke som LFT, men like følsom som PCR-testen. En utmerket kandidat er en metode som kalles loop-mediert isotermisk forsterkning (lampe). Dette fungerer etter veldig like prinsipper som PCR, og produserer flere kopier av startgenetisk materiale - som du kan få fra en vattpinne - men har noen viktige fordeler.

For eksempel kan den kombineres med en praktisk “fargelesing”. Når lampreaksjonen oppstår, forårsaker den en økning i surheten i prøven. Det betyr at du kan legge til et stoff som endrer farge i henhold til pH-verdien i reaksjonsblandingen, og gir en visuell indikasjon på et positivt eller negativt resultat. En annen fordel er at lampreaksjoner utføres ved en fast temperatur (ca. 65 ° C) i stedet for konstant behov for å sykle gjennom et temperaturområde.

Likevel trenger Lamp fortsatt fin temperaturkontroll. Temperaturkontrollsystemer - enten det er i en PCR-maskin, et lampeinstrument eller husholdningsovn - oppnås vanligvis med elektroniske termostater. Imidlertid er det upraktisk å lage og sende nye elektroniske enheter som er spesielt designet for lampetester i hjemmet (spesielt midt i en pandemi). Så Saggiomo prøvde å finne en vei rundt dette. Han traff på stoffer som ble kalt faseendringsmaterialer som absorberer energi (varme) når de smelter og holder dermed en konstant temperatur.

Etter å ha funnet en voks laget av et slikt materiale som smeltet ved nøyaktig ønsket temperatur, begynte Saggiomo å konstruere en enhet for å huse lampens reaksjonsrør og biter av voks. Dette måtte deretter settes inn i noe annet materiale som kunne varmes opp. Det perfekte huset viste seg å stirre ham i ansiktet mens han lagde morgenkaffen: Nespresso kaffemaskin kapsler.

Det siste trinnet var bare å finne den rette måten å varme opp kapslene på. Etter å ha prøvd oppvaskmaskinen (det fungerte, men prøvene gikk tapt), mikrobølgeovnen (mislyktes, fordi rørene ble overopphetet og lokkene spratt av) og kopper fulle av varmt vann (ikke nok temperaturkontroll), la Saggiomo seg på en enkel panne med kokende vann på en komfyrtopp. Den resulterende “CoroNaspresso” -enheten, når den ble testet av andre medlemmer av teamet, med vattpinner fra seks personer, identifiserte tre tilfeller av COVID-19 korrekt (disse hadde en annen farge enn de negative testene).

Hjem covid test.
Hjem covid test.
Tweet av @V_Saggiomo

Testen, inkludert kapslene, faseskiftende voks og hetteglass for å sette inn genetisk materiale, ville være lett å produsere i millioner. Folk kunne da ta på seg genetisk materiale hjemme og varme opp kapslene for å få resultatene. Disse enhetene er også billige (ca. € 0.20), enkle å lage, enkle å bruke og i stor grad resirkulerbare. Kanskje vi snart kommer til å se CoroNespresso-testene hjemme hos oss, bare ikke få dem forvirret med dine vanlige kaffeputer.Den Conversation

om forfatteren

Mark Lorch, Professor i vitenskapskommunikasjon og kjemi, University of Hull

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

books_science