科學家發明使用咖啡機膠囊的家用COVID-19測試

Nespresso機器可從咖啡膠囊中沖泡意式濃縮咖啡和咖啡,可用於混合測試。
Nespresso機器可從咖啡膠囊中沖泡意式濃縮咖啡和咖啡,可用於混合測試。
Manu Padilla /快門 

過渡到家庭工作對我們所有人都構成了挑戰,但是當您的工作涉及研究納米技術的生物應用時,這些試驗比兼顧家庭的寬帶使用情況要復雜得多。 因此,禁止他進入實驗室,您可能會合理地期望有機化學家進行這項研究 維托里奧·薩焦莫(Vittorio Saggiomo)來自Bionanotechnology集團,網址: 瓦赫寧根大學與研究 在荷蘭,已經陷入停頓。

但是Saggiomo是一種富有創造力的,富有想像力的類型,因此他開始懷疑自己是否可以在打擊COVID-19的鬥爭中將普通家用電器更好地使用。 更具體地說,他是否可以為該病毒創建廉價,高度敏感的家庭測試? 事實證明他可以。 現在,他的團隊已將該想法發佈在 預印服務器,ChemArxiv。 該論文尚待其他科學家審查。

目前, COVID-19測試的兩種主要類型:PCR測試和側向流動測試(LFT)。 黃金標準的PCR測試通過檢測被稱為RNA的遺傳物質來檢查病毒的存在。 但是,拭子中幾乎沒有病毒,因此必須先將其轉換成DNA並進行擴增,然後才能對其進行檢測。 這是通過“聚合酶鏈反應”,這就是PCR的代表。

該過程涉及在50°C至90°C的溫度範圍內反复循環。 在每個循環中,DNA的量都會增加一倍,因此在30個循環後,僅一股起始材料就可以產生十億份以上的病毒材料。 然後用熒光標記檢測擴增的物質,所述熒光標記將自身附著到病毒DNA序列上。

因此,PCR是一種高度敏感的技術,但它需要專業的材料和設備來執行。 這就是為什麼將測試發送到實驗室的原因,並且需要一兩天的時間才能得到結果。

第二個常見測試是 橫向流動試驗(LFT)。 這些通過檢測病毒蛋白殼的片段而起作用。 結合在LFT條帶中的是與病毒結合的抗體。 這些抗體標有微小的金顆粒,這些顆粒顯示為紅色,使您可以在測試設備上看到它們。 取決於是否存在病毒,標記的抗體會在LFT的不同條帶上積累。

LFT快速,便宜且易於使用,使其非常適合社區和家庭測試。 但是他們是 遠不及敏感 作為PCR測試-他們只會識別病毒載量高的人。 這意味著許多受感染的人將從此類檢測中得到假陰性結果。


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CoroNaspresso測試

理想情況下,我們需要一種與LFT一樣易用但與PCR測試一樣靈敏的家庭測試。 優秀的候選人是一種稱為 迴路介導的等溫擴增(Lamp)。 它的工作原理與PCR非常相似,可產生多個副本的起始遺傳物質(可從藥簽中獲取),但具有一些關鍵優勢。

例如,它可以與方便的“顏色讀數”結合使用。 當發生燈反應時,會導致樣品的酸度增加。 這意味著您可以在反應混合物中添加根據pH值改變顏色的物質,以直觀的方式顯示陽性或陰性結果。 另一個優點是,燈反應是在固定溫度(約65°C)下進行的,而不需要在一定溫度範圍內進行恆定循環。

儘管如此,Lamp仍需要良好的溫度控制。 溫度控制系統(無論是在PCR儀中,在Lamp儀器中還是在家用烤箱中)通常都可以通過電子恆溫器來實現。 但是,製造和運輸專門設計用於家用燈泡測試的新電子設備是不切實際的(尤其是在大流行期間)。 因此,Saggiomo試圖找到解決此問題的方法。 他撞到了一種叫做 相變材料 當它們融化時吸收能量(熱量),從而保持恆定的溫度。

在找到一種由恰好在所需溫度下熔化的材料製成的蠟後,Saggiomo開始著手建造一種裝置來容納Lamp反應管和蠟塊。 然後需要將其插入其他可能被加熱的材料中。 完美的住房證明是他在製作早晨咖啡時凝視著他的臉:奈斯派索咖啡機膠囊。

最後一步只是找到加熱膠囊的正確方法。 在嘗試了洗碗機(可以工作,但樣品不斷丟失),微波爐(失敗,因為試管過熱並且蓋子突然彈出)和盛滿了熱水的杯子(溫度無法充分控制)後,Saggiomo便安放在了一個簡單的平底鍋上在爐灶上水。 最終的“ CoroNaspresso”設備在由團隊的其他成員進行測試時,用六個人的棉籤正確地識別出三箱COVID-19(與陰性測試顏色不同)。

家庭covid測試。
家庭covid測試。
由@V_Saggiomo鳴叫

這項測試,包括膠囊,相變蠟和用於插入遺傳物質的小瓶,將很容易實現成千上萬的生產。 然後,人們可以在家中擦拭遺傳物質並加熱膠囊以得到結果。 這些設備也很便宜(約0.20歐元),易於製造,易於使用且可回收利用。 也許我們很快就會在家裡看到CoroNespresso測試,只是不要讓它們與您的常規咖啡包混淆。談話

關於作者

馬克·洛奇,科學傳播與化學教授, 赫爾大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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