Немногие люди, которые сделали мазок из носоглотки для тестирования на коронавирус, могли бы описать взятие этого анализа как приятный опыт. Процедура включает в себя проталкивание длинного тампона в нос, чтобы взять образец из задней части носа и горла, который затем анализируется на РНК SARS-CoV-2 с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (RT-PCR). Исследователи сообщили в статье для ACS Nano, что разработали прототип устройства, которое неинвазивно обнаруживает COVID-19 в выдыхаемом воздухе инфицированных пациентов.
Текущий золотой стандарт тестирования на COVID-19 не только неудобен, но и требует ПЦР — трудоемкой лабораторной процедуры. Из-за задержек получение результата может занять несколько дней. Для снижения показателей передачи и смертности системам здравоохранения необходимы быстрые, недорогие и простые в использовании тесты. Хоссам Хэйк, Ху Лю, Юэин Пан и его коллеги хотели разработать датчик на основе наноматериалов, который мог бы обнаруживать COVID-19 аналогично алкотестеру, чтобы от человека потребовалось лишь сделать выдох. Предыдущие исследования показали, что вирусы и инфицированные ими клетки выделяют летучие органические соединения (ЛОС), которые могут выдыхаться.
Исследователи создали массив наночастиц золота, связанных с молекулами, чувствительными к различным ЛОС. Когда ЛОС взаимодействуют с молекулами наночастицы, электрическое сопротивление изменяется. Исследователи обучили датчик обнаруживать COVID-19 с помощью машинного обучения, чтобы сравнить характер сигналов электрического сопротивления, полученных от дыхания 49 подтвержденных пациентов с COVID-19, с сигналами от 58 здоровых людей из контрольной группы и 33 пациентов с легочной инфекцией без COVID-19 в Ухане, Китай.
Каждый участник исследования подул в устройство в течение 2-3 секунд с расстояния 1-2 см. Как только машинное обучение выявило потенциальную сигнатуру COVID-19, команда проверила точность устройства на подмножестве участников. В тестовом наборе устройство показало точность 76% в различении случаев COVID-19 от контроля и точность 95% в различении случаев COVID-19 от инфекций легких. Датчик также может различать с точностью 88% больных и выздоровевших пациентов с COVID-19. Однако тест необходимо проверить на большем количестве пациентов, заключают ученые.
Читать также
Российские физики изучили условия, при которых не работает третий закон Ньютона
После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта
Ученые узнали состав астероида неизвестного происхождения Оумуамуа