スマートフォンを使用して伝染性の高いウイルスを検出する
新しいデバイスは、スマートフォンと紙のマイクロ流体チップを使用して、非常に低レベルのノロウイルスを検出します。
ノロウイルスは非常に伝染性の高いウイルスであり、米国では年間約1,900万〜2,100万件の急性胃腸炎の原因となっています。
実際、ノロウイルスは米国では「食中毒の主な原因」です。
ノロウイルスはまた、最大190万回の病院訪問と、さらに40万回の救急科への訪問を担当しています。これは、米国に約20億ドルの医療費と、仕事の生産性の損失をもたらします。
ウイルスは非常に低レベルで伝染する可能性があり、感染を引き起こすにはわずか10個のウイルス粒子で十分です。
そこで、ツーソンにあるアリゾナ大学（UA）の研究者たちは、ウイルスの最小レベルでさえも検出する効率的な方法の作成に着手しました。
3人の研究者がプロジェクトを共同で主導しました。UAの生物医学工学科のJeong-YeolYoon氏。ユンの研究室の博士研究員、ス・チョン。ケリー・A・レイノルズ、UAのメル＆エニッド・ザッカーマン公衆衛生大学のコミュニティ、環境、政策部門の議長。
ユンは、カリフォルニア州サンディエゴで開催された米国化学会の2019年秋の全国会議と博覧会で研究を発表し、その論文は現在ジャーナルに掲載されています。 ACSオメガ.
安価で迅速なデバイスの仕組み
ウイルスは水を介して非常に急速に広がる可能性があります。ノロウイルスを検出するための既存のデバイスには、実験室と一連の顕微鏡、レーザー、および高価な分光計が必要です。これらは、放射線の種類と波長を測定する機器です。
新しい方法では、研究者たちは紙やスマートフォンなどの簡単な材料を使用しました。チョン氏は、紙がマイクロ流体チップにどのように変化する可能性があるかを説明します。
「紙の基板は非常に安価で保管が簡単で、これらのチップを簡単に製造できます」と彼は言います。 「紙の繊維構造により、シリコンチップなどの他のチップが通常必要とするポンプシステムを使用せずに、液体が自然に流れることもできます。」
通常、科学者は、分光分析を使用して、サンプル内で光がどのように反射するかを測定します。ただし、紙の不均一な（多孔性）側面は、その光学的不透明度とともに、「背景の散乱と反射」を生成する可能性があります。
この障害を克服するために、研究者たちは、光の強度を測定する代わりに、蛍光ビーズを数える方法を開発しました。
この方法は、紙のマイクロ流体チップの一端に水を加え、他端に蛍光ポリスチレン製のビーズを加えることからなる。
これらの小さなビーズはそれぞれ、ウイルスと戦う抗体に付着しています。ノロウイルスが水中に存在する場合、いくつかの抗体がノロウイルスを攻撃し続け、ウイルス粒子に付着して蛍光塊を生成します。
「ノロウイルス粒子は小さすぎてスマートフォンの顕微鏡で画像化できません。抗体も同様です」とYoon氏は説明します。 「しかし、これらのビーズが2つまたは3つ以上結合している場合、それはノロウイルスが存在し、ビーズが凝集していることを示しています。」
ビーズの塊は、スマートフォンがそれらを拾い上げて写真を撮るのに十分な大きさです。研究者たちはまた、サンプル中のノロウイルス粒子を数えるスマートフォンアプリを作成しました。
「デバイスを実行するのに科学者やエンジニアである必要はありません」とYoon氏は言います。 「分析はスマートフォンアプリによって自動的に行われるので、心配する必要があるのは、チップに水のサンプルをロードすることだけです。」
このデバイスも安価で、最も高価なコンポーネントの価格は50ドル未満です。
「水中のヒトウイルスの迅速な監視の進歩は、公衆衛生を保護するために不可欠です」とレイノルズは言います。
「この迅速で低コストの水質モニタリング技術は、地域的および世界的な病気の負担を軽減するための変革ツールとなる可能性があります。」
ケリーA.レイノルズ
