Ученые Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали биосенсор для обнаружения частиц гриппа птиц. Устройство обновляет информацию о наличии патогена в воздухе каждые пять минут и сохраняет образцы для дальнейшего анализа. Оно также определяет уровень концентрации вирусных частиц.
Фото: Istock.com
Интегрированный блок отбора проб и определения патогенов размером с принтер можно размещать у вытяжного воздуховода птичника или коровника. Блок включает циклонный пробоотборник биоаэрозолей, который изначально был разработан для SARS-CoV-2.
Насыщенный патогенами воздух поступает в пробоотборник с очень высокой скоростью и смешивается с жидкостью, которая покрывает стенки пробоотборника, создавая поверхностный вихрь, тем самым задерживая вирус в воздушно-капельной форме. Устройство имеет автоматизированную систему прокачки, которая каждые пять минут отправляет отобранную жидкость на биосенсор для бесперебойного обнаружения вируса.
Команда исследовательского центра оптимизировала поверхность сенсора, чтобы повысить его чувствительность и стабильность при обнаружении вируса в следовых количествах (менее 100 вирусных RNA на кубический сантиметр воздуха).
Биосенсор использует зонды захвата (аптамеры). Это отдельные нити ДНК, которые связываются с вирусными белками, маркируя их. Главной задачей команды было найти способ заставить эти аптамеры работать с двухмиллиметровой поверхностью неизолированного углеродного электрода для обнаружения патогенов. Для этого поверхность модифицировали с использованием комбинации оксида графена и нанокристаллов берлинской лазури, которые увеличили чувствительность и стабильность работы сенсора. Последняя доработка под грипп птиц — привязка модифицированной поверхности электрода к аптамеру через сшивающий агент глутаральдегид.
Неоспоримое преимущество нового устройства — возможность сохранить пробы для дальнейшей проверки другим методом, таким как традиционное и более медленное исследование ПЦР. Сам блок функционирует в полностью автоматическом режиме, не требует наличие биохимика на предприятии. Его можно адаптировать под обнаружение других вирусов и бактерий (E.coli и псевдомонады) в аэрозольной форме.
Команда университета работает над коммерциализацией устройства.
