ניתן להשתמש במכונות נספרסו, המרקחות אספרסו וקפה מכמוסות קפה, לבדיקות קוביות. מאנו פדילה / שוטרסטוק 

המעבר לעבודה ביתית היה בפני האתגרים שלנו עבור כולנו, אך כאשר התפקיד שלך כולל חקר יישומים ביולוגיים בתחום הננוטכנולוגיה, ניסויים אלה הם קצת יותר מסובכים מאשר להטוטן בשימוש בפס הרחב של הבית. כל כך אסור במעבדה שלו, אתה יכול לצפות באופן סביר למחקר של כימאי אורגני ויטוריו סאג'יו, מקבוצת ביוננוטכנולוגיה ב אוניברסיטת ווגינגן ומחקר בהולנד, שהפסיקו לטחון.

אבל סג'יג'מו הוא טיפוס יצירתי, בעל דמיון, ולכן הוא החל לתהות אם הוא יכול להשתמש במכשירים ביתיים נפוצים לשימוש טוב במאבק נגד COVID-19. באופן ספציפי יותר, האם הוא יכול ליצור בדיקת בית זולה ורגישה מאוד לנגיף? מתברר שהוא יכול. הצוות שלו פרסם כעת את הרעיון על שרת הדפסה מראש, ChemArxiv. המאמר עדיין לא נבדק על ידי מדענים אחרים.

כרגע יש שני סוגים עיקריים של בדיקת COVID-19: בדיקת PCR ובדיקת זרימה רוחבית (LFT). בדיקת ה- PCR הסטנדרטית בזהב בודקת את נוכחות הנגיף על ידי איתור החומר הגנטי שלו המכונה RNA. אבל יש כמויות קטנות ונעלמות של חומר נגיפי בספוגית, ולכן יש להמיר את החומר ל- DNA ולהגביר אותו לפני שניתן יהיה לזהות אותו. וזה מושג על ידי "תגובת שרשרת פולימראז”, וזה מה ש- PCR מייצג.

התהליך כולל רכיבה חוזרת ונשנית בטווח של טמפרטורות שבין 50 ° C ל- 90 ° C. במהלך כל מחזור, כמות ה- DNA מכפילה את עצמה, כך שאחרי 30 מחזורים ניתן ליצור למעלה ממיליארד עותקים של החומר הוויראלי מחוט אחד בלבד של חומר התחלתי. החומר המוגבר ואז מתגלה עם תוויות פלורסנט המתחברות לרצפי ה- DNA הנגיפיים.

ככזה, PCR היא טכניקה רגישה ביותר, אך היא זקוקה לחומרים וציוד מומחים לביצוע. זו הסיבה שהבדיקות נשלחות למעבדה, ולוקח יום או יומיים להגיע לתוצאה.

המבחן הנפוץ השני הוא ה- בדיקת זרימה רוחבית (LFT). אלה פועלים על ידי איתור שברי קליפות חלבון נגיפיות. בתוך רצועות ה- LFT מוטבעים נוגדנים הנקשרים לנגיף. נוגדנים אלה מתויגים בחלקיקי זהב זעירים, שנראים אדומים ומאפשרים לראות אותם על מכשיר הבדיקה. הנוגדנים המסומנים מצטברים ברצועות שונות ב- LFT, תלוי אם הנגיף קיים או לא.

מכשירי ה- LFT מהירים, זולים וקלים לשימוש, והופכים אותם לאידיאליים לבדיקות קהילתיות וביתיות. אבל הם לא קרוב לרגיש כמו בדיקות ה- PCR - הם יזהו רק אנשים עם עומסים נגיפיים גבוהים. המשמעות היא שאנשים רבים הנגועים יקבלו תוצאה שלילית כוזבת ממבחנים כאלה.

מבחני CoroNaspresso

באופן אידיאלי, אנו זקוקים לבדיקה ביתית קלה לשימוש כמו ה- LFT אך רגישה כמו בדיקת PCR. מועמד מצוין הוא שיטה שנקראת הגברה איזותרמית בתיווך לולאה (מנורה). זה עובד על פי עקרונות דומים מאוד ל- PCR, ומייצר עותקים מרובים של החומר הגנטי ההתחלתי - שאותו תוכלו לקבל מקרטון - אך יש לו כמה יתרונות מרכזיים.

לדוגמא, ניתן לשלב אותו עם "קריאת צבע" שימושית. כאשר מתרחשת תגובת המנורה, היא גורמת לעלייה בחומציות הדגימה. זה אומר שאתה יכול להוסיף חומר שמשנה את הצבע בהתאם לערך ה- pH בתערובת התגובה, ומספק אינדיקציה חזותית לתוצאה חיובית או שלילית. יתרון נוסף הוא שתגובות המנורה מתבצעות בטמפרטורה קבועה (כ- 65 מעלות צלזיוס) במקום להזדקק לרכיבה קבועה דרך טווח טמפרטורות.

עם זאת, מנורה עדיין זקוקה לבקרת טמפרטורה דקה. מערכות בקרת טמפרטורה - בין אם הן במכונת PCR, מכשיר מנורה או תנור ביתי - מושגות בדרך כלל באמצעות תרמוסטטים אלקטרוניים. עם זאת, ייצור ומשלוח של מכשירים אלקטרוניים חדשים שתוכננו במיוחד לבדיקות מנורות ביתיות אינו מעשי (במיוחד באמצע מגיפה). אז סג'גימו ניסה למצוא דרך לעקוף את זה. הוא פגע בחומרים שנקראו חומרי שינוי שלב הסופגים אנרגיה (חום) כשהם נמסים וכך שומרים על טמפרטורה קבועה.

לאחר שמצא שעווה מחומר כזה שנמס בדיוק בטמפרטורה הנדרשת, החל סגיג'מו לבנות מכשיר שיאכלס את צינורות התגובה של המנורה ונתחי השעווה. לאחר מכן היה צורך להכניס את זה לחומר אחר שניתן לחמם. הדיור המושלם הסתמן בוהה בפניו בעת הכנת קפה הבוקר שלו: כמוסות מכונת קפה של נספרסו.

השלב האחרון היה פשוט למצוא את הדרך הנכונה לחמם את הקפסולות. לאחר שניסה את המדיח (זה עבד אך דגימות המשיכו ללכת לאיבוד), תנור המיקרוגל (נכשל מכיוון שהצינורות התחממו יתר על המידה והמכסים קפצו) וכוסות מלאות במים חמים (לא מספיק שליטה על הטמפרטורה), התמקם סאג'יו על מחבת פשוטה של מים רותחים על כיריים. מכשיר "CoroNaspresso" שהתקבל, כאשר נבדק על ידי חברים אחרים בצוות, עם ספוגים של שישה אנשים, זיהה נכון שלושה מקרים של COVID-19 (אלה היו בצבע שונה מהבדיקות השליליות).

מבחן קובי ביתי. ציוץ מאת @V_Saggiomo

את הבדיקה, כולל הכמוסות, שעווה המשתנה שלב ובקבוקונים להכנסת חומר גנטי, יהיה קל לייצר במיליונים. לאחר מכן אנשים יכלו לטפל בחומר גנטי בבית ולחמם את הכמוסות כדי להשיג את תוצאותיהם. מכשירים אלה הם גם זולים (כ- € 0.20), קלים להכנה, נוחים לשימוש ובעלי מחזור במידה רבה. אולי בקרוב נראה את מבחני CoroNespresso בביתנו, פשוט אל תתבלבלו עם תרמילי הקפה הרגילים שלכם.

על המחבר

מארק לורך, פרופסור לתקשורת מדעית וכימיה, אוניברסיטת האל

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

מדעי הספרים