Få människor som har genomgått nasofaryngeala svabbprover för coronavirustestning skulle beskriva det som en trevlig upplevelse. Proceduren går ut på att sticka en lång svep upp i näsan för att ta ett prov från baksidan av näsan och halsen, som sedan analyseras för SARS-CoV-2 RNA genom omvänd transkriptionspolymeraskedjereaktion (RT-PCR). Nu, forskare som rapporterar in ACS Nano har utvecklat en prototypenhet som icke-invasivt detekterade covid-19 i utandningsluften hos infekterade patienter.

Förutom att vara obekväm, den nuvarande guldstandarden för covid-19-testning kräver RT-PCR, ett tidskrävande laboratorieförfarande. På grund av eftersläpningar, att få ett resultat kan ta flera dagar. För att minska överförings- och dödligheten, sjukvårdssystem behöver snabba, billiga och lättanvända tester. Hossam Haick, Hu Liu, Yueyin Pan och kollegor ville utveckla en nanomaterialbaserad sensor som kunde upptäcka COVID-19 i utandningsandning, liknar ett alkotest för alkoholförgiftning. Tidigare studier har visat att virus och de celler de infekterar avger flyktiga organiska föreningar (VOC) som kan andas ut i andningen.

Forskarna gjorde en rad guldnanopartiklar kopplade till molekyler som är känsliga för olika VOC. När VOC interagerar med molekylerna på en nanopartikel, det elektriska motståndet ändras. Forskarna tränade sensorn för att upptäcka COVID-19 genom att använda maskininlärning för att jämföra mönstret av elektriska motståndssignaler som erhållits från andningen från 49 bekräftade COVID-19-patienter med de från 58 friska kontroller och 33 icke-COVID-lunginfektionspatienter i Wuhan, Kina. Varje studiedeltagare blåste in i enheten i 2-3 sekunder från ett avstånd av 1-2 cm. När maskininlärning identifierade en potentiell covid-19-signatur, teamet testade enhetens noggrannhet på en delmängd av deltagare. I testsetet, enheten visade 76 % noggrannhet när det gällde att skilja COVID-19-fall från kontroller och 95 % noggrannhet i att skilja COVID-19-fall från lunginfektioner. Sensorn kan också urskilja, med 88 % noggrannhet, mellan sjuka och återhämtade covid-19-patienter. Även om testet behöver valideras på fler patienter, det kan vara användbart för att screena stora populationer för att avgöra vilka individer som behöver ytterligare testning, säger forskarna.