Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

Desenvolvendo uma máscara protectora que possa detectar COVID-19

Thought LeadersDr. Peter Nguyen
Dr. Luis R. Soenksen

A face mask has been developed that can detect COVID-19. News-Medical spoke to the researchers behind this idea to find out more about how it works.

Por favor poderia você introduzir-se e dizer nos o que inspirou sua pesquisa na doença 2019 do coronavirus (COVID-19)?

Peter Nguyen é um cientista da pesquisa no instituto de Wyss na Universidade de Harvard e Luis Soenksen é um cientista da pesquisa e um construtor do risco na clínica do MIT Jameel para o AI & os cuidados médicos.

Nosso laboratório em MIT/Harvard (https://www.collinslab.mit.edu/) é centrado actualmente sobre maneiras de trazer circuitos biológicos avançados, um campo conhecido como a biologia sintética do `,' fora do laboratório e na tecnologia diária. Isto conduziu-nos centrar-se sobre wearables decontenção.

Os wearables disponíveis no comércio da corrente (relógio por exemplo, de FitBit ou de Apple) detectam sinais fisiológicos electronicamente. Contudo, não podem detectar a exposição a um micróbio patogénico ou a uma toxina. Aquele é algo que exige actualmente um laboratório inteiro processar amostras.

Nossos sensores podem agora trazer que a mesma potência do teste aos wearables detectar e identificar os micróbios patogénicos (algum bactérias ou vírus) assim como as toxinas. Essencialmente, nossa tecnologia miniaturiza um laboratório inteiro em um vestuário wearable. Quando a batida da pandemia, nós girou imediatamente nosso trabalho a desenvolver um wearable que poderia detectar COVID-19 em uma maneira discreta, barata, e rápida.

Vírus SARS-CoV-2

Vírus SARS-CoV-2. Crédito de imagem: Abominável homem das neves pontilhado/Shutterstock.com

Quase 4 milhões de pessoas têm morrido até agora da manifestação COVID-19. Por que é importante para que os pesquisadores e as organizações venham junto e trabalhem colaboradora para ajudar o avanço nossos métodos da detecção e da prevenção?

A colaboração dentro da comunidade de pesquisa compartilhando dados, ideias, e o feedback construtivo é-nos certificação essencial tem uma diversidade das aproximações e das tecnologias em nossa eliminação. Nós todos construímos fora de se em uma maneira maravilhosa, a tecnologia vacinal surpreendente que elevarou desta pandemia é um exemplo daquela.

Nossa tecnologia da detecção/monitoração precisa de alcançar. Nós tiramos proveito extremamente das discussões pensativas com os pesquisadores em campos e em clínicos díspares, demasiado. É especialmente importante para um projecto multidisciplinar tal como este.

Que são biosensors e como podem eles detectar os micróbios patogénicos e as toxinas?

Os Biosensors usam circuitos genéticos projetados para criar sensores e detectores para um alvo molecular desejado com a biologia, em contraste com sensores eletrônicos/mecânicos/ópticos. Nós pensamos que os biosensors estão seridos excepcionalmente para a detecção do micróbio patogénico e da toxina, porque podem os mais conectar directamente com estes componentes moleculars.

Nossas respostas fisiológicos a estas ameaças são fundamental biológicas na natureza. Reengineering as interacções entre moléculas biológicas, os sensores altamente sensíveis podem ser criados. Os Biosensors permitirão a próxima geração de wearables artificial projetados que têm a detecção das capacidades similares àquela de nosso próprio pele ou sistema imunitário.

Você tem trabalhado nesta tecnologia sem célula liofilizada (wFDCF) wearable por mais de três anos e usada primeiramente lhe com papel. Que problemas você encontrou ao tentar recrear este biosensor de modo que fosse wearable e como você os superou?

Nosso trabalho para a máscara protectora COVID-19 é construído definida em cima de nossos diagnósticos sobre papel precedentes de Ebola e de Zika. Aqueles testes demonstraram a tecnologia liofilizada mas ainda exigiram um usuário treinado preparar uma amostra, aplicam-no ao papel, e aos instrumentos para processá-lo. Para nosso trabalho actual, nós quisemos centrar-se sobre ter a tecnologia estejamos operando autônoma, com coleção automática da amostra, preparação integrada da amostra, e intervenção mínima do usuário.

Para a máscara protectora, todo o usuário tem que fazer para activar o sensor para começar a análise é imprensa um o botão. Estes vários obstáculos não eram triviais, tomando nos diversos anos ao coordenador. Um problema que grande nós encontramos era evaporação, como as reacções de FDCF precisam a água de trabalhar. Tanto da engenharia nos wearables projectava os sensores minimizar a evaporação quando a flexibilidade e a continuidade de manutenção com o ambiente, usando especialmente projectaram câmaras elastomeric hidrofóbicas do sensor.

Também, os sensores da máscara protectora usaram um projecto mais complexo da multi-reacção, exigindo o tempo de atraso assegurar-se de que cada reacção liofilizada ocorresse em uma maneira por etapas e fosse contudo capaz de ser executado autônoma. Cada etapa e componente tiveram que laboriosa ser aperfeiçoados de modo que o sistema inteiro executasse robusta. Havia muita optimização material também, para assegurar-se de que nós tivéssemos o fluxo direito da água e da compatibilidade com os vários reagentes.

Por favor pode você descrever como você realizou sua pesquisa mais atrasada em desenvolver este biosensor wearable? Como este biosensor trabalha?

O sensor COVID-19 aqui igualmente contem os sensores biológicos liofilizados (baseados em enzimas de CRISPR). É anexada ao sensor uma almofada da coleção da amostra que recolha os aerossóis da respiração do usuário. Quando o usuário vestiu a máscara para uma quantidade de tempo apropriada (um mínimo de 15-30 minutos), pressionam um botão que perfure um malote água-enchido da bolha, que imediatamente os feltros de lubrificação molhem através da almofada da coleção da amostra, empurrando ao longo de todas as partículas virais no sensor para a análise. O sensor contem três reacções liofilizadas, cada um separada por um tempo de atraso solúvel.

Primeiramente, uma mistura detergente aperfeiçoada interrompe todas as membranas virais. A segunda reacção é um transcriptase reverso acoplado - a reacção isothermal da amplificação da polimerase do recombinase (RT-RPA), que converte o RNA viral ao ADN e amplifica uma área dele (a codificação do gene para a proteína do ponto). A terceira e última reacção é o sensor de CRISPR (Cas12a), que detecta o ADN amplificado. Há uma molécula da ponta de prova que obtenha fendida (corte) pelo Cas12a se é activado.

No vertebrado, uma vez que o sensor foi executado, os fluxos da reacção a uma tira lateral do fluxo (similar a um teste de gravidez) onde o resultado é apresentado simplesmente como um teste padrão visível das faixas de que varie em virtude se a ponta de prova estêve fendida ou não.

Máscara protectora COVID-19

Máscara protectora que pode detectar COVID-19. Crédito de imagem: Instituto de Wyss para a engenharia biològica inspirada na Universidade de Harvard

Sua máscara protectora pode detectar a presença de SARS-CoV-2 com a mesma precisão que testes padrão do PCR. Que outras vantagens esta máscara protectora têm sobre outros métodos usados para diagnosticar COVID-19 tal como testes do PCR?

  • É muito conveniente - se você já está vestindo uma máscara, por que não tenha um teste quando você vestir um?
  • É não invasor, detectando o vírus da respiração do usuário. Mais longa a captação da respiração, o mais amostra disponível para a análise.
  • É barata - actualmente, nossos custos diagnósticos do sensor do protótipo COVID-19 no total aproximadamente $5 USD, não incluindo o custo da máscara próprio. A este custo, nós pensamos que seria competitivo como uma máscara e um teste completos descartáveis. Nós antecipamos que com um produto massa-manufacturado, este ponto do preço deve deixar cair.
  • Bate o ponto doce da sensibilidade e da velocidade - ao contrário de um teste do antígeno, este é um teste da amplificação do ácido nucleico (NAAT), que detecte directamente o genoma do vírus. Ao contrário de um teste típico do PCR, este teste da máscara protectora pode dar resultados dentro de 90 minutos sem precisar de enviar qualquer coisa a um laboratório.
  • Nenhumas instrumentação e operação de usuário mínima - o sensor é integrado inteiramente no material, e todo o usuário precisa de fazer para ativá-lo é imprensa um o botão. Não há nenhuma instrumento ou potência necessário.
  • É executado na temperatura ambiente - este é algo que aquele soa trivial, mas ele realmente bastante duramente conseguir. Todas as reacções podem trabalhar na temperatura ambiente, que era que permitido nos a dispensar com instrumentos do laboratório (por exemplo, aquecer-se exigido pelo PCR).

Que outras aplicações podia esta máscara protectora potencial ser aplicada?

Uma aplicação imediata podia ser de detecção e de monitoração a propagação das variações COVID-19. Se as máscaras foram enviadas a uma população e aos resultados relatados em um app, nós pudemos poder obter um mapa extremamente detalhado da propagação de um variante, permitindo decisões políticas rápidas.

Se havia uma estação particularmente ruim da gripe, estas máscaras poderiam potencial ser usadas para distinguir entre a gripe e a constipação comum, permitindo a administração rápida dos antivirais.

Há a exibição da pesquisa que as outras doenças e mesmo cancro podem ser detectados através dos compostos orgânicos temporários expirados (VOCs). Se nós poderíamos desenvolver biosensors para detectar este VOCs, poderia extremamente expandir a escala do que é detectável além dos micróbios patogénicos respiratórios.

Você acredita que este biosensor wearable nos ajudará a detectar mais casos do coronavirus cedo nos permitir de parar a propagação do vírus?

Um defeito no nosso prontidão global desencapado colocado durante esta pandemia era a falta do teste rápido e sensível, que se retardou extremamente atrás as infecções de afluência. Nossa tecnologia da máscara poderia permitir que nós aumentem extremamente a freqüência de teste a onde precisa de estar, permitindo o teste potencial diário tendo um diagnóstico que fosse fácil de usar para a população geral sem a necessidade de um laboratório (porque o teste é completamente independente e exige somente a imprensa de um botão).

Nós acreditamos que reduzindo a barreira ao teste diagnóstico de modo que possa ser executado em qualquer lugar por qualquer um no entanto ainda fornecer resultados robustos, nós poderíamos dràstica aumentar a densidade e a freqüência do teste. Aquela seria uma parte chave do enigma que é necessário parar esta pandemia actual em suas trilhas e conter todas as manifestações futuras da doença antes que se transforme uma pandemia.

Máscara protectora

Máscara protectora. Crédito de imagem: MIT

Que são os passos seguintes em sua pesquisa?

Dado o baixo custo, a conveniência, a estabilidade da prateleira, e o elevado desempenho dos diagnósticos da máscara protectora, nós pensamos que os fabricantes serão entusiasmado trabalhar connosco para desenvolver uma versão comercial de nosso protótipo.

Nós estamos procurando activamente sócios comerciais para contratar no projecto para a fabricação em massa da máscara protectora. Este processo podia bastante ser acelerado com os sócios e o apoio governamental direitos. Nós igualmente estamos olhando em versões tornando-se do sensor da máscara protectora que pode se diferenciar entre as variações COVID-19.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o Dr. Peter Nguyen

Peter Nguyen recebeu um B.S. na bioquímica e no B.A. na filosofia da Universidade do Texas, seu M.Bs do instituto do graduado de Keck, e seu Ph.D. na bioquímica de Rice University.Dr. Peter Nguyen

No instituto de Wyss, Peter trabalha actualmente no probiotics programável e na tecnologia de fabricação sem célula liofilizada através das plataformas múltiplas. Seus interesses da pesquisa igualmente incluem sistemas de engenharia para o auto-conjunto e o controle precisos de estruturas do nanoscale; engenharia da proteína para a biologia sintética e aplicações biomedicáveis.

 

Sobre o Dr. Luis R. Soenksen

Luis R. Soenksen é um perito do empresário de série e do dispositivo médico que actua actualmente porque construtor do risco do MIT primeiro na inteligência artificial e nos cuidados médicos, onde está conduzindo a revelação e o lançamento de riscos pioneiros múltiplos do AI com faculdade e estudantes através do MIT.

Luis guardara um Ph.D. na engenharia mecânica do MIT, assim como um diploma de licenciado na engenharia biomedicável do Instituto de Tecnologia de Monterrey, e mestres na tecnologia biológica da Universidade Johns Hopkins. Seu treinamento inclui o projecto, a revelação, e a fabricação do dispositivo médico, assim como teste e desenvolvimento clínicos de riscos dos cuidados médicos.Dr. Luis R. Soenksen

Na pesquisa, Luis fez contribuições significativas para os campos da tecnologia biológica, da educação do bio-projecto, da engenharia do tecido, da biologia sintética, e da inteligência artificial. O trabalho de Luis foi publicado em diversos jornais de alto impacto tais como a ciência e a natureza, a pesquisa que igualmente conduziu a diversas tecnologias biomedicáveis patenteadas e a co-fundar de 4 empresas start-up internacional.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 150 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Henderson, Emily. (2021, July 05). Desenvolvendo uma máscara protectora que possa detectar COVID-19. News-Medical. Retrieved on October 25, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210706/Developing-a-face-mask-that-can-detect-COVID-19.aspx.

  • MLA

    Henderson, Emily. "Desenvolvendo uma máscara protectora que possa detectar COVID-19". News-Medical. 25 October 2021. <https://www.news-medical.net/news/20210706/Developing-a-face-mask-that-can-detect-COVID-19.aspx>.

  • Chicago

    Henderson, Emily. "Desenvolvendo uma máscara protectora que possa detectar COVID-19". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20210706/Developing-a-face-mask-that-can-detect-COVID-19.aspx. (accessed October 25, 2021).

  • Harvard

    Henderson, Emily. 2021. Desenvolvendo uma máscara protectora que possa detectar COVID-19. News-Medical, viewed 25 October 2021, https://www.news-medical.net/news/20210706/Developing-a-face-mask-that-can-detect-COVID-19.aspx.