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Le masque protecteur nouveau peut diagnostiquer Covid-19 en 90 mn

Les techniciens au MIT et à l'Université de Harvard ont conçu un masque protecteur nouveau qui peut diagnostiquer le porteur avec Covid-19 dans environ 90 mn. Les masques sont inclus avec les détecteurs minuscules et remplaçables qui peuvent être insérés dans d'autres masques protecteurs et pourraient également être adaptés pour trouver d'autres virus.

Les détecteurs sont basés sur les machines cellulaires lyophilisées que l'équipe de recherche a précédemment développées pour l'usage dans la diagnose de papier pour des virus tels qu'Ebola et Zika. Dans une étude neuve, les chercheurs ont prouvé que les détecteurs pourraient être comportés non seulement aux masques protecteurs mais également au vêtement tel que des couches de laboratoire, offrant potentiellement une voie neuve de surveiller l'exposition des professionnels de la santé à un grand choix d'agents pathogènes ou à d'autres dangers.

Nous avons expliqué que nous pouvons lyophiliser une large gamme de détecteurs synthétiques de biologie pour trouver les acides nucléiques viraux ou bactériens, ainsi que des produits chimiques toxiques, y compris des toxines de nerf. Nous envisageons que cette plate-forme pourrait activer les biocapteurs portables de la deuxième génération pour les premiers répondeurs, le personnel de santé, et les effectifs militaires. »

James Collins, professeur de Termeer de la technologie médicale et de la Science dans l'institut du MIT pour la technologie médicale et de la Science (IMES) et du service de l'auteur supérieur biologique de bureau d'études et d'étude

Les détecteurs de masque protecteur sont conçus de sorte qu'ils puissent être activés par le porteur quand ils sont prêts à réaliser l'essai, et les résultats sont seulement manifestés sur l'intérieur du masque, pour le respect de la vie privée des clients.

Peter Nguyen, un scientifique de recherches à l'institut de Wyss de l'Université de Harvard pour le bureau d'études biologiquement inspiré, et Luis Soenksen, un constructeur d'entreprise à la clinique d'Abdul Latif Jameel du MIT pour l'apprentissage automatique dans la santé et un postdoc ancien à l'institut de Wyss, sont les auteurs importants du papier, qui apparaît en biotechnologie de nature.

Détecteurs portables

Les détecteurs portables neufs et le masque protecteur diagnostique sont basés sur la technologie que Collins a commencé à développer il y a plusieurs années. En 2014, il a prouvé que des protéines et des acides nucléiques requis pour produire les réseaux de gène synthétique qui réagissent aux molécules d'objectif spécifique pourrait être encastré dans le papier, et il avait l'habitude cette approche pour produire la diagnose de papier pour les virus d'Ebola et de Zika. Dans le travail avec le laboratoire de Feng Zhang en 2017, Collins a développé un autre système sans cellule de détecteur, connu sous le nom de SHERLOCK, qui est basé sur des enzymes de CRISPR et permet le dépistage extrêmement sensible des acides nucléiques.

Ces composantes de circuit sans cellule sont lyophilisées et restent stables pendant beaucoup de mois, jusqu'à ce qu'elles soient réhydratées. Une fois activées par l'eau, elles peuvent agir l'un sur l'autre avec leur molécule-cible, qui peut être n'importe quel ARN ou séquence d'ADN, ainsi que d'autres types de molécules, et produisent un signe tel qu'un changement de couleur.

Plus récent, Collins et ses collègues ont commencé à travailler à comporter ces détecteurs dans des textiles, dans le but de produire une couche de laboratoire pour des professionnels de la santé ou d'autres avec l'exposition potentielle aux agents pathogènes.

D'abord, Soenksen a exécuté un écran des centaines de différents types de tissu, de coton et de polyester à la laine et à la soie, pour découvrir qui pourraient être compatibles avec ce genre de détecteur. « Nous avons fini vers le haut de recenser un couple qui sont très très utilisés dans l'industrie de la mode pour effectuer des vêtements, » il dit. « Celui qui était le meilleur était une combinaison de polyester et d'autres fibres synthétiques. »

Pour effectuer les détecteurs portables, les chercheurs ont inclus leurs composantes lyophilisées dans une petite partie de ce tissu synthétique, où ils sont entourés par une sonnerie d'élastomère de silicones. Ce compartimentage empêche l'échantillon de se vaporiser ou de diffuser à partir du détecteur. Pour expliquer la technologie, les chercheurs ont produit une jupe encastrée avec environ 30 de ces détecteurs.

Ils ont prouvé qu'une petite éclaboussure de liquide contenant des particules virales, imitant l'exposition à un patient infecté, peut hydrater les composantes lyophilisées de cellules et déclencher le détecteur. Les détecteurs peuvent être conçus pour produire différents types de signes, y compris un changement de couleur qui peut être vu à l'oeil nu, ou un signe fluorescent ou luminescent, qui peut être affiché avec un spectromètre tenu dans la main. Les chercheurs ont également conçu un spectromètre portable qui pourrait être intégré dans le tissu, où il peut afficher les résultats et sans fil les transmettre à un périphérique mobile.

« Ceci te donne un cycle de reflux de l'information qui peut surveiller votre exposition à un environnement et alerter vous et d'autres au sujet de l'exposition et où elle s'est produite, » Nguyen dit.

Un masque protecteur diagnostique

Car les chercheurs terminaient leur travail sur les détecteurs portables tôt en 2020, Covid-19 a commencé à écarter dans le monde entier, ainsi ils ont rapidement décidé d'essayer d'employer leur technologie pour produire une diagnose pour le virus SARS-CoV-2.

Pour produire leur masque protecteur diagnostique, les chercheurs encastrés ont lyophilisé des détecteurs de SHERLOCK dans un masque de papier. Comme avec les détecteurs portables, les composantes lyophilisées sont entourées par l'élastomère de silicones. Dans ce cas, les détecteurs sont mis sur l'intérieur du masque, ainsi ils peuvent trouver des particules virales dans l'haleine de la personne s'usant le masque.

Le masque comprend également un petit réservoir de l'eau qui est relâchée à la poussée d'un bouton quand le porteur est prêt à réaliser l'essai. Ceci hydrate les composantes lyophilisées du détecteur SARS-CoV-2, qui analyse les gouttelettes accumulées d'haleine sur l'intérieur du masque et produit un résultat dans un délai de 90 mn.

« Ce test est aussi sensible que l'étalon-or, tests extrêmement sensibles d'ACP, mais il est aussi rapidement que les tests d'antigène qui sont employés pour l'analyse rapide de Covid-19, » Nguyen dit.

Les prototypes développés dans cette étude ont des détecteurs sur l'intérieur du masque pour trouver l'état d'un usager, ainsi que des détecteurs mis sur l'extérieur des vêtements, pour trouver l'exposition de l'environnement. Les chercheurs peuvent également échanger dedans des détecteurs pour d'autres agents pathogènes, y compris la grippe, l'Ebola, et le Zika, ou les détecteurs qu'ils se sont développés pour trouver des neurotoxiques d'organophosphate.

« Par ces démonstrations que nous avons essentiellement rétrécies en bas de la fonctionnalité des moyens de tests moléculaires de pointe dans un format compatible avec les scénarios portables en travers d'un grand choix d'applications, » Soenksen dit.

Les chercheurs ont limé pour un brevet sur la technologie et ils espèrent maintenant travailler avec une compagnie pour développer davantage les détecteurs. Le masque protecteur est le plus susceptible la première demande qui pourrait être faite procurable, Collins dit.

« Je pense que le masque protecteur est probablement le plus avancé et le plus proche d'un produit. Nous avons déjà eu beaucoup d'intérêt des groupes extérieurs qui voudraient prendre les efforts de prototype que nous avons et les avancer à un approuvé, produit lancé sur le marché, » il dit.