Vasaras vidū ar publikāciju izdevumā "Nature Biotechnology" pasaules tehnoloģiju universitāšu topā augšgalā esošā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MTI – Massachusetts Institute of Technology) pieteica savu ieceri novest līdz praktiski lietojamam produktam valkājamus Covid-19 testus. Uzvelc sejas aizsargmasku (vai, piemēram, ārsts savu darba apģērbu) un jau pēc pusotras stundas uzzini rezultātu. Pētnieki sola precizitāti, kas pielīdzināma laboratorijās veiktajiem polimerāzes ķēdes reakcijas testiem. Kā tas strādā?
Žurnāla "Scientific American" oktobra izdevumā skaidrots, ka nozare, kas pēta šāda veida tehnoloģijas, ir sintētiskā bioloģija. Šķiet, termini "sintētisks" un "bioloģisks" pārāk labi nesader kopā, taču – radot mākslīgi izstrādātus risinājumus, ļoti daudz iedvesmas un ideju var smelties tieši no procesiem dabā. Sintētiskā bioloģija ir zinātņu nozare, kas tostarp dzīvus organismus pielāgo un pārveidot tā, lai piešķirtu tiem jaunas spējas un jaunus pielietojumus.
MIT inženieri sadarbībā ar Hārvarda Universitātes speciālistiem pielāgojuši tehnoloģiju, pie kuras sāka darbu jau 2014. gadā, jaunajai situācijai – Covid-19 izraisošā SARS-CoV-2 vīrusa detektēšanai. Sākotnēji komanda strādāja pie biosensoriem, ar kuriem varētu konstatēt Ebolas un Zikas vīrusu klātbūtni, taču šī tehnoloģija pēc būtības ir elastīga un pielāgojama ne tikai citu vīrusu, bet arī, piemēram, kaitīgu ķīmisko vielu vai kaujas inžu detektēšanai. Tādējādi pielietojuma potenciāls ir ne tikai medicīnā, bet, piemēram, arī militārajās struktūrās.
"Mūsu vīzija ir, ka šī platforma varētu kļūt par nākamās paaudzes nēsājamiem biosensoriem, kurus varētu izmantot gan ārkārtas dienestu darbinieki, gan veselības aprūpes sistēmas darbinieki, gan militārpersonas," MIT vietnē citēts pētījuma vadošais autors – MIT Medicīnas inženierijas un zinātņu institūta profesors Džeimss Kolinss.
Pirms pandēmijas, šī pētījuma sākumposmā, biosensoros tika izmantotas modificētas baktērijas, bet tas nozīmēja virkni praktisku izaicinājumu. Baktērijas ir dzīvi organismi, un tās attiecīgi arī jāuztur pie dzīvības, kas nozīmē specifiskas uzglabāšanas prasības.
Nu jaunajās biosensoru iekārtās izmantotas bezšūnu tehnoloģijas – bioloģiskās "shēmas" izstrādātas, izmantojot liofilizētas (zemā temperatūrā un zemā spiedienā žāvētus) gēnus, fermentus un citus šūnu komponentus. Tos pēc tam noteiktā veidā iespējams iestrādāt porainos, elastīgos materiālos un viegli uzglabāt ilgāku laiku bez bažām, ka biosensori sagandēsies.
"Nature Biotechnology" 28. jūnijā publicētajā darbā pētnieki izklāsta, kā šādus sensorus iestrādājuši vairāku veidu elastīgos materiālos, diegos un papīrā. Covid-19 pandēmijas laikā lielākā uzmanība pievērsta tieši sejas aizsargmaskām ar iestrādātu sensoru – tai šobrīd būtu visjēgpilnākais pielietojums. Sensors atrodas maskas iekšpusē, jo testam ievācamais materiāls ir nēsātāja izelpā.
Kā tas izskatītos praktiski? Cilvēks uzvelk sejas aizsargmasku un tad, kad ir nolēmis sākt paraugu vākšanu, nospiež pogu. Sensorā no atsevišķa nodalījuma tiek ievadīts ūdens, rehidratējot izžāvētos biosensorus un tos aktivizējot. Biosensoru ieskauj speciāls gredzens, kas neļauj paraugiem (izelpā esošajām daļiņām) vienkārši izkliedēties un aizplūst prom no sensora. Parauga vākšanas laikā lietotājs, protams, turpina veikt visas ierastās darbības, kas bija plānotas – tas arī ir viens no šādas maskas plusiem. Testēšana notiek, kamēr lietotājs turpina savas iecerētās gaitas, vienlaikus nēsājot arī sejas aizsargmasku.
Pēc aptuveni 90 minūtēm rezultāts ir zināms. Veidi, kā sensors "paziņo" par vīrusa klātbūtni, var būt dažādi un maināmi – atkarībā kā biosensors "ieprogrammēts". Tā var būt ar "neapbruņotu aci" saskatāma sensora krāsas maiņa, vai arī signāls, ko var nolasīt tikai ar spektrometru.
Šo sensoru autori apgalvo, ka rezultāta precizitāte ir pielīdzināma Covid-19 testu "zelta standartam" – PĶR jeb polimerāzes ķēdes reakcijas testiem, vienlaikus ļaujot pie rezultāta tikt daudz ātrāk. Ne gluži tik ātri kā to piedāvā eksprestesti, bet daudz ātrāk par PĶR testu rezultātiem un ar daudz lielāku precizitāti nekā ātrajiem testiem.
Pētnieki cer šo tehnoloģiju patentēt un Covid-19 testu maskas pēc iespējas ātrāk laist tirgū. Kā raksta "Scientific American", Kolinss cer, ka šādu produktu tirgū varētu pārdot par aptuveni pieciem ASV dolāriem (aptuveni 4,31 eiro).
Vēl bez maskām, kur sensori atrodas iekšpusē, ar biosensoriem var aprīkot, piemēram, slimnīcās strādājošā personāla darba apģērbu, šajā gadījumā sensorus izvietojot apģērba ārpusē lai monitorētu, vai kādā telpā, kur personālam ilgstoši jāuzturas, nav bīstama vīrusa koncentrācija.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
