การทดสอบ

การทดสอบ COVID-19 โดยใช้น้ำลายในราคาประหยัดอาจให้ผลลัพธ์ที่บ้านใน 30 นาที

การทดสอบ COVID-19 ในราคาประหยัดทำง่ายได้ที่บ้าน       

การทดสอบ COVID-19ประโยชน์ของการทดสอบในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการประมวลผลในห้องปฏิบัติการ ส่งผลให้ผู้ที่มีแนวโน้มว่าจะป่วยต้องไปห้องแล็บ หรือรอการวินิจฉัยเป็นเวลาหลายวัน ขณะนี้ ด้วยสถาบันสุขภาพแห่งชาติมูลค่า 590,800 ดอลลาร์สหรัฐฯ สถาบันการถ่ายภาพชีวการแพทย์แห่งชาติความสำคัญของการทดสอบ และวิศวกรรมชีวภาพ Trailblazer Award มูลค่า 590,800 ดอลลาร์สหรัฐฯ เป็นเวลา 3 ปีสำหรับผู้สืบสวนใหม่

และในระยะแรกเริ่ม นักวิจัยของ Penn State วางแผนที่จะพัฒนา COVID-19 ที่บ้านโดยใช้น้ำลายในราคาประหยัด และแม่นยำ การทดสอบเทียบได้กับความเรียบง่าย และความสะดวกของการทดสอบการตั้งครรภ์ และเครื่องตรวจวัดระดับน้ำตาล แต่มีความไวสูงกว่า

นักวิจัยนำโดย Aida Ebrahimi ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า และวิศวกรรมชีวการแพทย์ วางแผนที่จะออกแบบ และพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถให้ผลการทดสอบภายใน 30 นาที ลักษณะของการทดสอบด้วยความแม่นยำมากกว่า 90% อุปกรณ์ดังกล่าวอาจมีความไวมากพอที่จะตรวจจับไวรัสได้ เป้าหมายของการทดสอบก่อนที่บุคคลจะเริ่มแสดงอาการหรือในคนที่ไม่มีอาการ ตามที่ Ebrahimi กล่าว

เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว Ebrahimi Bioanalytical and Biosensor Lab จะใช้อนุภาคไวรัสSARS-CoV-2 ที่ไม่ใช้งานก่อนเพื่อสำรวจคุณสมบัติทางไฟฟ้า ที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกมัน วัสดุทั้งหมดทำปฏิกิริยากับสนามไฟฟ้า โดยมีการตอบสนองที่แตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของวัสดุ นักวิจัยวางแผนที่จะกำหนดพารามิเตอร์ โดยละเอียดเหล่านี้สำหรับอนุภาคไวรัสที่ไม่ใช้งาน เพื่อออกแบบอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีที่เสนอ

“จากคุณสมบัติทางไฟฟ้าของไวรัส เรากำลังเสนอวิธีการขยายสัญญาณ แบบคู่เพื่อให้ได้ความไวที่เราต้องการในการตรวจจับอนุภาคไวรัส ในตัวอย่างน้ำลายจำนวนน้อย” Ebrahimi กล่าวทัศนคติ ของการทดสอบ test “เรายังเสนอวิธีการใหม่ในการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่จะให้ความไวนั้นแก่เราโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือสร้างนาโนราคาแพง”

การทดสอบ อุปกรณ์ตรวจจับจะใช้เทคนิคการขยายสัญญาณ พร้อมกันสองแบบเพื่อตรวจจับอนุภาคไวรัส ซึ่ง Ebrahimi อธิบายว่าจะช่วยเพิ่มความไวการทดสอบ หมายถึง pdfของอุปกรณ์ให้เหนือกว่าวิธีการทั่วไป อย่างแรกจะใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กผ่านชุดอิเล็กโทรดเพื่อดักจับอนุภาค และจากนั้นอีกอันหนึ่งจะกระตุ้นกระบวนการ ทางเคมีไฟฟ้าที่เรียกว่ารอบรีดอกซ์ ซึ่งสามารถขยายสัญญาณ ที่เกิดจากอนุภาคที่ติดอยู่ให้อยู่ในระดับที่ตรวจจับได้

“การขยายสัญญาณแบบคู่เป็นกุญแจสำคัญ เราต้องการมีความไวมากพอที่จะนับจำนวนไวรัสได้น้อย ก่อนที่คนจะแสดงอาการ” เธอกล่าว “ในที่สุด เป้าหมายคือผู้คนสามารถทดสอบน้ำลายที่บ้าน ก่อนที่จะสัมผัสกับคนอื่น”

ต่อไป นักวิจัยจะใช้ photolithography ซึ่งเป็นกระบวนการที่คุ้มค่าซึ่งใช้แสงในการแกะสลักลวดลายเล็กๆ บนพื้นผิวที่ไวต่อแสง รูปแบบออกแบบมาเพื่อจับ และจัดเรียงอนุภาคไวรัสเป้าหมายจากตัวอย่างน้ำลาย และนำทางไปยังพื้นที่เซ็นเซอร์

Ebrahimi และทีมของเธอจะใช้แบบจำลอง ทางคอมพิวเตอร์เพื่อการทดสอบมีกี่วิธีอะไรบ้างเป็นแนวทางใน การออกแบบอุปกรณ์และพัฒนาต้นแบบ ซึ่งจะทดสอบและตรวจสอบโดยใช้อนุภาคไวรัสที่ไม่ใช้งาน ในระยะสุดท้ายของโครงการ

นักวิจัยจะร่วมมือกับ Suresh Kuchipudi ศาสตราจารย์คลินิก และหัวหน้าแผนกจุลชีววิทยาในภาควิชาสัตวแพทยศาสตร์ และชีวการแพทย์ เพื่อทดสอบอุปกรณ์วินิจฉัยด้วยตัวอย่างไวรัสที่ไม่เสียหายในห้องทดลองของ Kuchipudi อย่างปลอดภัย

“แนวคิดที่นำเสนอของอุปกรณ์นี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ SARS-CoV-2” Ebrahimi กล่าว โดยสังเกตจากความเสี่ยงสูง และศักยภาพในการให้ผลตอบแทนสูงของโครงการ “ถ้าหลักฐานของหลักการของอุปกรณ์การวินิจฉัยการทดสอบ หมายถึง อ้างอิงการตรวจสอบจะประสบความสำเร็จ ก็สามารถนำไปใช้อย่างรวดเร็วของปริมาณไบโอมาร์คเกอร์ ของโรคอื่น ๆ ได้เกินโรคติดเชื้อเช่นอัลไซเมโรค โครงการนี้เป็นเพียงก้าวแรกสู่เป้าหมายที่ใหญ่กว่า”