Forskare från Boston University har utvecklat ett enkelt diagnostiskt verktyg som snabbt kan identifiera farliga virus som ebola och Marburg. Biosensorn, som är storleken på en fjärdedel och kan upptäcka virus i ett blodprov, kan användas i utvecklingsländer, flygplatser och andra platser där naturliga eller konstgjorda utbrott kan få utbrott.
"Genom att möjliggöra ultraportabel och snabb upptäckt, vår teknik kan direkt påverka förloppet av vår reaktion mot bioterrorismhot och dramatiskt förbättra vår förmåga att begränsa virusutbrott, " sa assisterande professor Hatice Altug vid Boston University College of Engineering, som ledde forskargruppen tillsammans med assisterande professor John Connor från Boston University School of Medicine.
Traditionella virusdiagnostikverktyg är effektiva, men kräver betydande infrastruktur och provberedningstid. Den nya biosensorn som utvecklats vid Boston University upptäcker direkt levande virus från biologiska medier med liten eller ingen provberedning. Genombrottet beskrivs i detalj i onlineupplagan den 5 november av Nanobokstäver .
Från fågelinfluensa till H1N1, utbrott av snabbt spridande virussjukdomar de senaste åren har väckt oro för pandemier liknande 1918 års spanska sjuka som orsakade mer än 50 miljoner dödsfall. En betydande del av dagens virala hot är virus som använder RNA för att replikera. Individer infekterade med dessa virus visar ofta symtom som inte är virusspecifika, gör dem svåra att diagnostisera. Bland dem finns hemorragiska febervirus, som ebola och Marburg, som skulle kunna användas som medel för biologisk krigföring. Avgörande för att identifiera och begränsa framtida epidemier av RNA-baserade virus är utvecklingen av snabba, känsliga diagnostiska tekniker som vårdgivare snabbt kan använda så att infekterade individer snabbt kan identifieras och behandlas.
Delvis finansierad genom Boston University Photonics Center och U.S. Army Research Laboratory, och arbetar i samarbete med U.S. Army Medical Research Institute for Infectious Diseases, Teamet har visat pålitlig upptäckt av surrogat av hemorragisk febervirus (dvs för ebolavirus) och poxvirus (som apkoppor eller smittkoppor) i vanliga biologiska laboratoriemiljöer.
"Vår plattform kan enkelt anpassas för point-of-care diagnostik för att upptäcka ett brett spektrum av virala patogener i resursbegränsade kliniska miljöer längst bort i världen, i försvars- och inrikessäkerhetsapplikationer såväl som i civila miljöer som flygplatser, sa Altug.
Connor noterade ytterligare, betydande fördel med den nya tekniken. "Det kommer att vara relativt enkelt att utveckla en diagnostisk enhet som samtidigt testar för flera olika virus, ", konstaterade han. "Detta kan vara oerhört användbart för att ge rätt diagnos."
Den nya biosensorn är den första som upptäcker intakta virus genom att utnyttja plasmoniska nanohålsuppsättningar, eller uppsättningar av öppningar med diametrar på cirka 200 till 350 nanometer på metalliska filmer som transmitterar ljus starkare vid vissa våglängder. När ett levande virus i en provlösning, som blod eller serum, binder till sensorytan, brytningsindex i närheten av sensorn ändras, orsakar en detekterbar förskjutning i resonansfrekvensen för ljuset som sänds genom nanohålen. Storleken på denna förändring avslöjar närvaron och koncentrationen av viruset i lösningen.
"Till skillnad från PCR- och ELISA-metoder, vår metod kräver inte enzymatisk amplifiering av en signal eller fluorescerande märkning av en produkt, så att prover kan avläsas omedelbart efter patogenbindning, " sa Altug. Ahmet Yanik, Altugs forskarassistent som utförde experimenten, Lagt till, "Vår plattform kan inte bara upptäcka närvaron av intakta virus i de analyserade proverna, men indikerar också intensiteten av infektionsprocessen."
Forskarna arbetar nu på en mycket portabel version av sin biosensorplattform med hjälp av mikrofluidisk teknologi designad för användning i fält med minimal träning.
