Mesin Nespresso, yang membuat kopi espresso dan kopi dari kapsul kopi, dapat digunakan untuk ujian covid.
Mesin Nespresso, yang membuat kopi espresso dan kopi dari kapsul kopi, dapat digunakan untuk ujian covid. Manu Padilla / Shutterstock 

Peralihan ke pekerjaan rumah mempunyai cabaran bagi kita semua, tetapi apabila tugas anda melibatkan penyelidikan aplikasi biologi untuk nanoteknologi, percubaan tersebut sedikit lebih rumit daripada menyulap penggunaan jalur lebar isi rumah. Oleh kerana dilarang dari makmalnya, anda mungkin akan mengharapkan penyelidikan oleh ahli kimia organik Vittorio Saggiomo, dari kumpulan Bionanotechnology di Universiti & Penyelidikan Wageningen di Belanda, telah berhenti.

Tetapi Saggiomo adalah jenis kreatif, khayalan, dan dia mulai bertanya-tanya apakah dia dapat menjadikan peralatan rumah tangga biasa digunakan dengan baik dalam memerangi COVID-19. Lebih khusus lagi, bolehkah dia membuat ujian rumah yang murah dan sensitif untuk virus itu? Ternyata dia dapat. Pasukannya kini telah menghantar idea tersebut di pelayan preprint, ChemArxiv. Makalah ini masih belum dikaji oleh saintis lain.

Pada masa ini, ada dua jenis ujian COVID-19 utama: ujian PCR dan ujian aliran lateral (LFT). Ujian PCR standard emas memeriksa kehadiran virus dengan mengesan bahan genetiknya yang dikenali sebagai RNA. Tetapi ada sejumlah kecil bahan virus di swab, jadi bahan tersebut harus diubah menjadi DNA dan diperkuat sebelum dapat dikesan. Dan ini dicapai oleh "tindak balas rantai polimerase”, Itulah PCR.

Proses ini melibatkan kitaran berulang melalui julat suhu antara 50 ° C hingga 90 ° C. Dalam setiap kitaran, jumlah DNA berlipat ganda, jadi setelah 30 kitaran lebih satu bilion salinan bahan virus dapat dibuat dari satu helai bahan permulaan. Bahan penguat kemudian dikesan dengan label pendarfluor yang melekat pada urutan DNA virus.

grafik langganan dalaman

Oleh itu, PCR adalah teknik yang sangat sensitif, tetapi memerlukan bahan dan peralatan khusus untuk melaksanakannya. Inilah sebabnya mengapa ujian dihantar ke makmal, dan memerlukan satu atau dua hari untuk mendapatkan hasilnya.

Ujian biasa kedua ialah ujian aliran lateral (LFT). Ini berfungsi dengan mengesan serpihan cangkang protein virus. Tertanam di dalam jalur LFT adalah antibodi yang mengikat virus. Antibodi ini dilabel dengan zarah emas kecil, yang kelihatan merah, membolehkan anda melihatnya di alat ujian. Antibodi berlabel terkumpul pada jalur yang berlainan pada LFT bergantung pada sama ada virus itu ada atau tidak.

LFT cepat, murah dan mudah digunakan, menjadikannya sesuai untuk ujian komuniti dan rumah. Tetapi mereka tempat yang tidak sensitif sebagai ujian PCR - mereka hanya akan mengenal pasti orang yang mempunyai viral load yang tinggi. Ini bermakna banyak orang yang dijangkiti akan mendapat keputusan negatif yang salah dari ujian tersebut.

Ujian CoroNaspresso

Sebaik-baiknya, kita memerlukan ujian di rumah yang semudah itu digunakan seperti LFT tetapi sensitif seperti ujian PCR. Calon cemerlang adalah kaedah yang dipanggil penguatan isotermal gelung (Lampu). Ini sesuai dengan prinsip yang sangat serupa dengan PCR, menghasilkan banyak salinan bahan genetik permulaan - yang anda dapat dari swab - tetapi mempunyai beberapa kelebihan utama.

Sebagai contoh, ia boleh digabungkan dengan "pembacaan warna" yang berguna. Apabila tindak balas Lampu berlaku, ia menyebabkan peningkatan keasidan sampel. Ini bermaksud anda dapat menambahkan zat yang berubah warna sesuai dengan nilai pH dalam campuran reaksi, memberikan petunjuk visual hasil positif atau negatif. Kelebihan lain ialah reaksi Lampu dilakukan pada suhu tetap (kira-kira 65 ° C) dan bukannya memerlukan kitaran berterusan melalui pelbagai suhu.

Walaupun begitu, Lampu masih memerlukan kawalan suhu yang baik. Sistem kawalan suhu - sama ada dalam mesin PCR, instrumen Lampu atau ketuhar isi rumah - biasanya dicapai dengan termostat elektronik. Walau bagaimanapun, membuat dan menghantar alat elektronik baru yang direka khusus untuk ujian Lampu di rumah tidak praktikal (terutama di tengah wabak). Oleh itu, Saggiomo cuba mencari jalan keluar untuk mengatasi masalah ini. Dia memukul bahan yang disebut bahan perubahan fasa yang menyerap tenaga (haba) kerana ia mencair dan mengekalkan suhu tetap.

Setelah menjumpai lilin yang terbuat dari bahan seperti itu yang meleleh pada suhu yang tepat, Saggiomo mulai membina alat untuk menempatkan tiub reaksi Lampu dan potongan lilin. Ini kemudian perlu dimasukkan ke dalam beberapa bahan lain yang boleh dipanaskan. Perumahan yang sempurna ternyata menatap wajahnya sambil membuat kopi pagi: kapsul mesin kopi Nespresso.

Langkah terakhir adalah mencari cara yang betul untuk memanaskan kapsul. Setelah mencuba mesin basuh pinggan mangkuk (ia berfungsi tetapi sampel terus hilang), ketuhar gelombang mikro (gagal, kerana tiub terlalu panas dan penutupnya keluar) dan cawan penuh air panas (tidak cukup kawalan pada suhu), Saggiomo duduk di atas kuali sederhana air mendidih di atas dapur. Peranti "CoroNaspresso" yang dihasilkan, ketika diuji oleh anggota pasukan lain, dengan penyapu dari enam orang, dengan tepat mengenal pasti tiga kes COVID-19 (ini mempunyai warna yang berbeza dengan ujian negatif).

Ujian kovid rumah.
Ujian kovid rumah. Tweet oleh @V_Saggiomo

Ujian, termasuk kapsul, fasa perubahan lilin dan botol untuk memasukkan bahan genetik, mudah dihasilkan dalam berjuta-juta. Orang kemudian boleh menyapu bahan genetik di rumah dan memanaskan kapsul untuk mendapatkan hasilnya. Peranti ini juga murah (sekitar € 0.20), senang dibuat, mudah digunakan dan boleh dikitar semula. Mungkin kita akan melihat ujian CoroNespresso di rumah kita tidak lama lagi, jangan sampai mereka keliru dengan kopi kopi biasa anda.Perbualan

Mengenai Penulis

Mark Lorch, Profesor Komunikasi Sains dan Kimia, University of Hull

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

books_science