PCR-tester, även kallade molekylära tester eller nukleinsyratester, anses vara guldstandarden för att upptäcka närvaron av SARS-CoV-2, viruset som ger upphov till COVID-19. De kan dock ta några dagar att behandla, vilket resulterar i onödig karantän för negativa individer eller förseningar för dem som behöver bevis på negativa tester för resor eller andra åtaganden. Snabba antigen-detekterande tester, å andra sidan, är bekväma, men mindre tillförlitliga än PCR-tester.

För att överbrygga klyftan mellan noggrannhet och bekvämlighet har forskare från Penn State utvecklat en salivbaserad testplattform hemma som kan ge resultat på 45 minuter. I preliminära tester upptäckte plattformen det covid-orsakande viruset med samma känslighetsnivå som PCR-tester. Deras resultat publicerades denna vecka i ACS Sensors.

"PCR-testresultat tar ungefär en timme att utveckla i ett labb, men du måste ta hänsyn till den tid det tar att skicka provet till ett labb och för att labbet ska bearbeta det", säger forskare Weihua Guan, docent i el. teknik och biomedicinsk ingenjörskonst vid Penn State College of Engineering. "Vi ville skapa ett hållbart alternativ till PCR för människor att använda hemma, utan att behöva utstå det invasiva nästestet."

Guan och hans team utvecklade ett testkit i handflatan, där en individ spottar in i en patron och sätter in den i bearbetningsplattformen. Inom 45 minuter skickas testresultaten till en anpassad Android-app som utvecklats av forskarna.

Plattformen använder omvänd transkriptionsloop-medierad isotermisk amplifiering, eller RT-LAMP, för att upptäcka viruset. Testanordningen värmer först saliven till 203 grader Fahrenheit, den temperatur vid vilken virala partikelskal bryts isär och frigör sitt genetiska material. Det genetiska materialet blandas sedan med färdigförpackade reagens i en mikrofluidpatron. Slutligen kyls provet till 149 grader Fahrenheit, vilket utlöser en annan kemisk reaktion där några virusmolekyler multipliceras till miljarder kopior, vilket gör viruset lättare att identifiera. Om viruset finns i salivprovet kommer användaren att få ett positivt resultat på sin anslutna smartphone-app.

För att testa installationen infunderade Guan och hans team mänskliga salivprover som köpts kommersiellt med inaktiverade SARS-CoV-2-viruspartiklar och körde proverna genom prototypen. De testade också ett par kliniska prover. Plattformen fastställde exakt om varje prov var positivt eller negativt för viruset.

"Vi testade hundratals skenprover och kontrollerade mängden covid-partiklar i var och en," sa Guan. "Vår plattform visade sig vara mycket känslig för närvaron av viruset i både skenprov och kliniska prover, med de standarder som fastställts av PCR-testet som vårt riktmärke."

Forskarna sa att de planerar att fortsätta testa sin plattform med fler kliniska COVID-prover genom ett samarbete med Yusheng Zhu, medicinsk chef för Clinical Chemistry and Automated Testing Laboratory vid Penn State Milton S. Hershey Medical Center.

Förutom fler kliniska tester arbetar forskarna också med att förbättra testets korta hållbarhet, eftersom enzymerna i prototypen bryts ned i rumstemperatur inom tre dagar efter produktion. Teamet experimenterar med reagensfrystorkning, en metod för att frystorka biologiskt material som kan förlänga enzymets hållbarhet. Enligt Guan tyder preliminära resultat på att metoden kommer att tillåta RT-LAMP-testet att pågå i minst sex månader vid rumstemperatur i butiker eller i medicinskåpet hemma.

Forskarna lämnade in en provisorisk patentansökan på sin enhet och sa att de planerar att kommersialisera den i avvaktan på uppskalad klinisk testning och granskning av U.S. Food and Drug Administration.

Suresh V. Kuchipudi, tillförordnad chef för Penn State's Animal Diagnostic Laboratory (ADL) och Dorothy Foehr Huck och J. Lloyd Huck ordförande i Emerging Infectious Diseases, och Michele Yon, forskningsteknolog med ADL, förvärvade de kliniska proverna som testades i detta arbete. Andra bidragsgivare inkluderar Zifan Tang, Aneesh Kshirsagar och Tianyi Liu, alla Penn State doktorander i elektroteknik, och Jiarui Cui, en Penn State grundexamen i elektroteknik. + Utforska vidare

Snabbt, hemmaprototyp salivtest som är lika bra som RT-PCR