Ett kassaskåp, snabb och billig testmetod som använder magnetiska nanopartiklar för att upptäcka virus i både kliniska och avloppsvattenprover har utvecklats av KAUST-forskare. Den centrifugfria metoden är kompatibel med magnetiska pärlor-baserade automatiserade system som redan används för att bearbeta hundratals prover.

"Vårt kiselmagnetiska nanopartikelbaserade arbetsflöde kan sättas ihop från grunden av alla forskare, " säger huvudförfattaren Gerardo Ramos-Mandujano. "Det konkurrerar med kommersiella viral-RNA-extraktionssatser samtidigt som det minskar risken för att hantera potentiellt smittsamma prover."

För att diagnostisera covid-19, läkare extraherar SARS-CoV-2 viralt RNA från olika typer av kliniska prover, såsom nasofaryngeala pinnar, och detektera viruset genom att använda realtidsanalyser för omvänd transkription av polymeraskedjereaktion.

Men pandemins omfattning kan leda till brist på nödvändiga förnödenheter för diagnostiska tester, som kommersiella reagenser och laboratorier som uppfyller biosäkerhetskraven. Konventionella kemikalier är också dyra, göra dem mindre tillgängliga för låginkomstländer och avlägsna sjukvårdsinrättningar.

Eftersom viruset har upptäckts i avloppsvatten innan samhällets utbrott, att hålla ett öga på dess närvaro i avloppsvatten håller på att bli en viktig folkhälsoåtgärd. På grund av risken för hantering av smittsamma prover, detta kommer att kräva ett tillvägagångssätt som är säkert och enkelt att utföra, samtidigt som du använder billiga kemikalier som är lättillgängliga.

För att möta dessa utmaningar, Ramos-Mandujano och Mo Li, biträdande professor i biovetenskap, utvecklat ett protokoll med öppen källkod för att detektera viralt RNA i kliniska prover och miljöprover med hjälp av magnetiska nanopartiklar, som isolerar nukleinsyror utan centrifugering eller dyra reagens.

"Vår metod gör det möjligt för alla grundläggande biologiska laboratorier att göra hemmagjorda magnetiska nanopartiklar av kiseldioxid från lättillgängliga material, säger Li.

Tekniken fungerar i TRIzol, ett vanligt reagens som helt inaktiverar virus, så att läkare kan hantera smittsamma prover på ett säkert sätt. Till bara 0,3 cent per RNA-extraktion, protokollet är billigare än kommersiella diagnostiska kit och producerar högkvalitativt RNA.

Deras metod fungerar också effektivt på andra mänskliga patogena virus, inklusive influensa A och B och respiratoriskt syncytialvirus. När forskarna testade protokollet på avloppsvattenprover, de kunde återvinna 88 procent av det syntetiska SARS-CoV-2-RNA:t, vilket gör det till ett effektivt verktyg för att upptäcka viruset i avloppsvatten.

Den mångsidiga tekniken kan bli ett användbart verktyg för utbredda tester i samhället av olika virushot och övervakning av avloppsvatten under framtida pandemier. Det kan också användas av vätskehanteringsrobotar för att extrahera RNA från ett stort antal prover.

"Vi hoppas kunna flytta metoden från forskningslaboratorier till verkliga testplatser så att den kan förbättra kapaciteten och minska kostnaderna för covid-19-tester, säger Li.