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Équipe interdisciplinaire pour développer une technologie basée sur physique neuve pour le dépistage COVID-19

Un des aspects les plus provocants de la pandémie COVID-19 a été le manque de contrôle requis pour trouver et tracer des infections--et sans contrôle adéquat, les fonctionnaires de gouvernement n'ont pas les caractéristiques qu'ils doivent prendre les meilleures décisions dans l'intérêt de la santé publique.

En plus d'être dans l'alimentation courte, la plupart des tests emploient les produits biochimiques qui sont chers et difficiles de produire, d'avoir besoin de longs temps de retournement pour des résultats de test et de produire un numéro élevé des résultats de faux négatif--signifiant cela quelques gens qui vérifient le négatif pourraient être toujours infectés et unknowingly écarter la maladie. Et bien que des méthodes d'essai plus neuves qui trouvent des anticorps dans le sang, basé sur la soi-disant technique ELISA, viennent rapidement en ligne, des scientifiques et des médecins remettent en cause leur efficacité.

Professeur Miguel José Yacamán, un physicien et scientifique de NAU de matériaux au centre pour des matériaux relie dans la recherche et les applications (¡ MIRA !), a rassemblé une équipe interdisciplinaire pour développer une technologie neuve de test qui promet de surmonter tous ces défis. Le projet, « développement d'un test neuf pour SARS-CoV-2 utilisant la spectroscopie améliorée de Raman de surface unique de molécule, » a été récent attribué une concession $200.000 de la recherche liée au virus de support (RAPIDE) de la réaction du National Science Foundation de recherches de programme rapide du financement. Bien que l'équipe ait un an pour développer le test neuf, José Yacamán planification pour atteindre cet objectif encore plus tôt.

L'équipe développera le test neuf en appliquant des concepts à partir de la physique, pas biochimie, José Yacamán explique. Ils se concentreront sur des découvertes récentes dans les domaines apparaissants de la nanotechnologie, des nanoparticles plasmonic et 2D des matériaux (assimilés au graphene).

« L'équipe projet emploiera des techniques non traditionnelles pour trouver le virus dans les patients infectés. Nous développerons une approche alternative basée sur des progrès récents dans la physique liée à l'interaction de la lumière avec la question, » il a dit.

La méthode, la spectroscopie améliorée de Raman de surface unique de molécule (SM-SERS), trouvera les protéines de S du virus SARs-Cov-2, qui participent à l'infection au niveau cellulaire. « La capacité de SM-SERS de trouver aussi peu qu'une molécule de protéine permettra à des professionnels de la santé de trouver l'infection tôt et de continuer avec les patients qui récupèrent de la maladie. »

L'investigateur principal du projet, José Yacamán travaillera en collaboration avec deux le ¡ MIRA ! collègues, professeur agrégé Andy Koppisch, un biochimiste, et professeur agrégé de la pratique Rob Kellar, un technicien biomédical ; et avec professeur Paul Keim, un généticien microbien, et professeur Dave Wagner, un écologiste des régents de la maladie, avec l'agent pathogène de NAU et l'institut de Microbiome (PMI).

Dans ses anciens travaux, José Yacamán a employé la spectroscopie surface-améliorée de Raman pour trouver les glycoprotéines et l'acide sialique comme méthode de contrôle pour le cancer du sein, qui est maintenant dans l'étape d'approbation finale pour l'usage commercial.

« Dans le cas SARS-CoV-2 du virus, c'était un prolongement naturel pour appliquer les mêmes techniques, » il a dit, « mais il exigera des compétences de nos collègues de PMI, qui élèvent le virus SARS-CoV-2 dans leurs laboratoires, de réussir. »

Les avancées majeures en science se produisent presque toujours à la surface adjacente entre les disciplines, et c'est un exemple grand. Je pense que ce travail entre le ¡ MIRA ! et le PMI a pu être un commutateur de jeu dans notre combat contre COVID-19. »

Paul Keim, directeur exécutif de PMI

« Ce projet est un effort conjoint entre les chercheurs dans le ¡ MIRA ! et PMI, » a dit le ¡ MIRA ! directeur et professeur Jennifer Martinez. « Il montre le pouvoir du travail interdisciplinaire pour produire des idées neuves et des opportunités neuves du financement--et, avant tout, l'importance de avoir des centres d'excellence pour piloter la recherche neuve pour NAU. »

« Si couronnée de succès, notre recherche sera la première étape en développant une méthode basée sur la physique qui sera rapide et peu coûteuse, avec la sensibilité et la spécificité élevée et le pourcentage inférieur des faux négatifs, » a dit Yacaman. « Ce test sera une méthode beaucoup plus précise et plus fiable pour trouver des infections. »

« Il est concevable qu'une fois que nous avons développé ce test, le matériel portatif de Raman puisse être appliqué largement dans beaucoup de différentes populations ; par exemple, dans les communautés rurales ou distantes ou dans des stations de remarque-de-soins dans les écoles, usines, centres sociaux et ainsi de suite, en plus des sites de contrôle traditionnels, » il a dit.

« Une fois que le contrôle répandu est en cours, l'analyse approfondie des caractéristiques de SM-SERS aidera des scientifiques à comprendre des modifications sur les protéines de virus et à aider à développer des antiviraux. »