En enhet för att snabbt fånga och identifiera olika virusstammar har utvecklats, enligt forskare vid Penn State och New York University.

För närvarande, virologer uppskattar att 1,67 miljoner okända virus finns i djur, av vilka ett antal kan överföras till människor. Kända virus, såsom H5N1, Zika och ebola har orsakat omfattande sjukdomar och dödsfall. Världshälsoorganisationen uppger att tidig upptäckt kan stoppa virusspridningen genom att möjliggöra snabb insats av motåtgärder.

"Vi har utvecklat en snabb och billig handhållen enhet som kan fånga virus baserat på storlek, sa Mauricio Terrones, framstående professor i fysik, kemi, och materialvetenskap och ingenjörskonst vid Penn State. "Vår enhet använder arrayer av nanorör som är konstruerade för att vara jämförbara i storlek med ett brett spektrum av virus. Vi använder sedan Raman-spektroskopi för att identifiera virusen baserat på deras individuella vibrationer."

Denna apparat, kallas VIRRION, har ett brett utbud av möjliga användningsområden. För bönder, till exempel, tidig upptäckt av ett virus i fält kan rädda en hel gröda. Tidig upptäckt av virus i boskap kan rädda en besättning från sjukdom. Människor kommer också att dra nytta av att upptäcka virus på några minuter snarare än på dagar med nuvarande metoder. På grund av dess storlek och låga kostnad, en sådan anordning skulle vara användbar på varje läkarmottagning såväl som på avlägsna platser när sjukdomsutbrott inträffar.

"De flesta nuvarande tekniker kräver stora och dyra utrustningar, ", sa Terrones. "VIRRION är några centimeter tvärs över. Vi lägger till guldnanopartiklar för att förstärka Raman-signalen så att vi kan upptäcka virusmolekylen i mycket låga koncentrationer. Vi använder sedan maskininlärningstekniker för att skapa ett bibliotek med virustyper."

Enligt professor Elodie Ghedin, en virolog vid NYU, "VIRRION möjliggör snabb anrikning av viruspartiklar från vilken typ av prov som helst - miljömässigt eller kliniskt - vilket sätter igång viral karakterisering. Detta har tillämpningar vid virusuppkomst, virusupptäckt och vid diagnos. Så småningom, vi hoppas kunna använda den här enheten för att fånga och sekvensera enstaka virioner, ger oss ett mycket bättre grepp om virusets utveckling i realtid."

Lade till huvudförfattaren Ying-Ting Yeh, en biträdande forskningsprofessor i Terrones-gruppen, "Vi syntetiserade en gradient av inriktade kolnanorörsskogsmatriser för att fånga olika virus enligt deras storlek och detektera dem på plats med Raman-spektroskopi. Vi designade och monterade en bärbar plattform som berikar viruspartiklar från flera milliliter kliniska prover i ett par av minuter."

Verket publiceras idag (23 dec) i Proceedings of the National Academy of Sciences . Med titeln "En snabb och etikettfri plattform för virusinfångning och identifiering från kliniska prover, "tidningens medförfattare är Ying-Ting Yeh, en biträdande forskningsprofessor i Terrones grupp; Kristen Gulino, Tsui-Wen Chou och Bin Zhou, hela NYU; och YuHe Zhang, Aswathy Sabestien, Zhong Lin, Istvan Albert, Huaguang Lu och Venkataranman Swaminathan, hela Penn State.