Máy pha cà phê Nespresso, pha cà phê espresso và cà phê từ viên nén cà phê, có thể được sử dụng cho các thử nghiệm covid.
Máy pha cà phê Nespresso, pha cà phê espresso và cà phê từ viên nén cà phê, có thể được sử dụng cho các thử nghiệm covid.
Manu Padilla / Shutterstock 

Chuyển sang làm việc tại nhà có những thách thức đối với tất cả chúng tôi, nhưng khi công việc của bạn liên quan đến việc nghiên cứu các ứng dụng sinh học cho công nghệ nano, những thử nghiệm đó phức tạp hơn một chút so với việc sử dụng băng thông rộng của hộ gia đình. Vì vậy, bị cấm khỏi phòng thí nghiệm của anh ấy, bạn có thể mong đợi một cách hợp lý nghiên cứu của nhà hóa học hữu cơ Vittorio Saggiomo, từ nhóm Bionanotechnology tại Đại học Wageningen & Nghiên cứu ở Hà Lan, đã phải dừng lại.

Nhưng Saggiomo thuộc tuýp người sáng tạo, giàu trí tưởng tượng, và vì vậy anh bắt đầu tự hỏi liệu mình có thể biến các thiết bị gia dụng thông thường thành công dụng tốt trong cuộc chiến chống lại COVID-19 hay không. Cụ thể hơn, liệu anh ta có thể tạo ra một thử nghiệm tại nhà rẻ tiền, có độ nhạy cao đối với vi rút không? Hóa ra là anh ấy có thể. Nhóm của anh ấy hiện đã đăng ý tưởng trên máy chủ in sẵn, ChemArxiv. Bài báo vẫn chưa được xem xét bởi các nhà khoa học khác.

Hiện tại, có hai loại kiểm tra COVID-19 chính: thử nghiệm PCR và thử nghiệm dòng chảy bên (LFT). Xét nghiệm PCR tiêu chuẩn vàng kiểm tra sự hiện diện của vi rút bằng cách phát hiện vật chất di truyền của nó được gọi là RNA. Nhưng có một lượng nhỏ vật chất vi rút trong một miếng gạc, vì vậy vật liệu này phải được chuyển đổi thành DNA và được khuếch đại trước khi có thể được phát hiện. Và điều này đạt được nhờ “phản ứng chuỗi polymerase”, Là viết tắt của PCR.

Quá trình này liên quan đến việc đi xe đạp lặp đi lặp lại trong phạm vi nhiệt độ từ 50 ° C đến 90 ° C. Trong mỗi chu kỳ, số lượng DNA tăng gấp đôi, vì vậy sau 30 chu kỳ, hơn một tỷ bản sao của vật liệu virus có thể được tạo ra chỉ từ một sợi vật liệu ban đầu. Vật liệu khuếch đại sau đó được phát hiện với các nhãn huỳnh quang tự gắn vào các trình tự DNA của virus.


đồ họa đăng ký nội tâm


Như vậy, PCR là một kỹ thuật có độ nhạy cao, nhưng nó cần các vật liệu và thiết bị chuyên dụng để thực hiện. Đây là lý do tại sao các bài kiểm tra được gửi đến phòng thí nghiệm và phải mất một hoặc hai ngày để có kết quả.

Bài kiểm tra phổ biến thứ hai là kiểm tra dòng chảy bên (LFT). Chúng hoạt động bằng cách phát hiện các mảnh vỏ protein của virus. Được nhúng trong các dải của LFT là các kháng thể liên kết với vi rút. Các kháng thể này được dán nhãn bằng các hạt vàng nhỏ, có màu đỏ, cho phép bạn nhìn thấy chúng trên thiết bị thử nghiệm. Các kháng thể được đánh dấu tích tụ trên các dải riêng biệt trên LFT tùy thuộc vào việc có vi rút hay không.

Các LFT nhanh, rẻ và dễ sử dụng, làm cho chúng trở nên lý tưởng để thử nghiệm tại nhà và cộng đồng. Nhưng chúng không nơi nào nhạy cảm như xét nghiệm PCR - chúng sẽ chỉ xác định những người có tải lượng vi rút cao. Điều này có nghĩa là nhiều người bị nhiễm sẽ nhận được kết quả âm tính giả từ các xét nghiệm như vậy.

Kiểm tra CoroNaspresso

Lý tưởng nhất là chúng ta cần một bài kiểm tra tại nhà dễ sử dụng như LFTs nhưng cũng nhạy như bài kiểm tra PCR. Một ứng cử viên xuất sắc là một phương pháp được gọi là Khuếch đại đẳng nhiệt qua trung gian vòng lặp (Đèn). Điều này hoạt động theo các nguyên tắc rất giống với PCR, tạo ra nhiều bản sao của vật liệu di truyền ban đầu - mà bạn có thể lấy từ miếng gạc - nhưng có một số ưu điểm chính.

Ví dụ, nó có thể được kết hợp với một “bản đọc màu” tiện dụng. Khi phản ứng Đèn xảy ra, nó làm tăng độ axit của mẫu. Điều đó có nghĩa là bạn có thể thêm một chất thay đổi màu sắc theo giá trị pH trong hỗn hợp phản ứng, cung cấp một dấu hiệu trực quan về kết quả dương tính hoặc âm tính. Một ưu điểm khác là phản ứng Đèn được thực hiện ở một nhiệt độ cố định (khoảng 65 ° C) thay vì cần chu kỳ liên tục trong một phạm vi nhiệt độ.

Tuy nhiên, Đèn vẫn cần kiểm soát nhiệt độ tốt. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ - có thể là trong máy PCR, thiết bị đèn hoặc lò nướng gia đình - thường đạt được với bộ điều nhiệt điện tử. Tuy nhiên, việc chế tạo và vận chuyển các thiết bị điện tử mới được thiết kế đặc biệt cho các bài kiểm tra Đèn gia đình là không thực tế (đặc biệt là trong thời kỳ đại dịch). Vì vậy, Saggiomo đã cố gắng tìm cách giải quyết vấn đề này. Anh ta đánh vào những chất được gọi là vật liệu thay đổi giai đoạn hấp thụ năng lượng (nhiệt) khi chúng nóng chảy và do đó duy trì nhiệt độ không đổi.

Sau khi tìm thấy một loại sáp làm bằng vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ chính xác theo yêu cầu, Saggiomo bắt đầu chế tạo một thiết bị để chứa các ống phản ứng đèn và các khối sáp. Sau đó nó cần được chèn vào một số vật liệu khác có thể được làm nóng. Ngôi nhà hoàn hảo hóa ra lại đang nhìn chằm chằm vào mặt anh khi đang pha cà phê buổi sáng: viên nén máy pha cà phê Nespresso.

Bước cuối cùng chỉ là tìm ra cách thích hợp để làm nóng viên nang. Sau khi thử máy rửa chén (nó hoạt động nhưng mẫu vẫn bị mất), lò vi sóng (không thành công, do các ống quá nóng và nắp bị bung ra) và cốc đầy nước nóng (không đủ kiểm soát nhiệt độ), Saggiomo đã yên vị trên một chiếc chảo đơn giản đun sôi nước trên bếp. Kết quả thiết bị “CoroNaspresso”, khi được các thành viên khác trong nhóm thử nghiệm, với miếng gạc từ sáu người, đã xác định chính xác ba trường hợp nhiễm COVID-19 (những trường hợp này có màu khác với các thử nghiệm âm tính).

Thử nghiệm covid tại nhà.
Thử nghiệm covid tại nhà.
Tweet bởi @V_Saggiomo

Thử nghiệm, bao gồm các viên nang, sáp thay đổi giai đoạn và các lọ để chèn vật liệu di truyền, sẽ dễ dàng tạo ra hàng triệu. Sau đó, mọi người có thể lấy vật liệu di truyền tại nhà và đun nóng các viên nang để lấy kết quả. Những thiết bị này cũng rẻ (khoảng € 0.20), dễ chế tạo, dễ sử dụng và phần lớn có thể tái chế. Có thể chúng ta sẽ sớm thấy các thử nghiệm CoroNespresso trong nhà của mình, chỉ cần đừng khiến chúng nhầm lẫn với vỏ cà phê thông thường của bạn.Conversation

Lưu ý

đánh dấu Lorch, Giáo sư Khoa học Truyền thông và Hóa học, Đại học Hull

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

sách_science