Od COVID-a do raka: Novi kućni test otkriva bolesti s nevjerojatnom točnošću

Imate upalu grla i začepljen nos? Pojava brzih kućnih testova olakšala je utvrđivanje imate li ozbiljnu bolest poput COVID-19 ili samo proljetne alergije. No, unatoč brzini i praktičnosti, ovi testovi su manje osjetljivi od onih koji se koriste u klinikama. To znači da rezultat može biti negativan čak i ako je osoba zaražena.

Rješenje bi mogla biti nova, jeftina tehnologija biosenzora koja bi mogla učiniti brze kućne testove 100 puta osjetljivijima na viruse poput COVID-19. Također bi mogla proširiti mogućnosti brzog probira za druga opasna stanja poput raka prostate i sepse.

Znanstvenici sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley, razvili su test koji kombinira prirodni proces isparavanja nazvan "efekt prstena kave" s plazmonikom i umjetnom inteligencijom kako bi točno otkrili biomarkere bolesti u samo nekoliko minuta.

„Ova jednostavna, ali moćna tehnika pruža vrlo točne rezultate u djeliću vremena potrebnog za tradicionalne dijagnostičke metode“, rekao je Kamyar Behrouzi, nedavni doktorand iz mikroelektromehaničkih sustava i nanoinženjeringa na UC Berkeleyju.
„Naš rad utire put pristupačnijim i povoljnijim dijagnostičkim rješenjima, posebno za regije s ograničenim resursima.“

Opis tehnologije objavljen je u časopisu Nature Communications.

Efekt prstena kave i nanočestice

Ako pažljivo pogledate mrlju od kave ili vina, primijetit ćete da je tamnija na rubovima nego u sredini. To je zbog fizičkog fenomena poznatog kao efekt prstena kave: kada kap tekućine ispari, stvara struju koja gura suspendirane čestice prema rubovima. Ako su čestice pigmentirane, kao u kavi ili vinu, oko rubova mrlje stvorit će se tamniji prsten.

Godine 2020. Behrouz je razvijao biosenzor za otkrivanje COVID-19 i primijetio je da kapljice njegove eksperimentalne otopine ostavljaju tragove u obliku prstena kada se osuše. Shvatio je da se efekt prstena kave može koristiti za koncentriranje čestica virusa COVID-19, što ih čini lakšim za otkrivanje.

„Shvatili smo da ovaj efekt možemo iskoristiti za stvaranje nečeg puno boljeg nego što smo prvobitno planirali“, rekao je Behrouz.

Kako test funkcionira?

Tehnologija brzog testiranja koristi sitne čestice zvane plazmonske nanočestice koje na poseban način interagiraju sa svjetlošću.

1. Korisnik nanosi kap tekućine koja sadrži proteine povezane s bolešću (poput brisa iz usta ili nosa) na membranu.
2. Kada se osuši, kap koncentrira biomarkere bolesti u području prstena kave.
3. Korisnik zatim doda drugu kap koja sadrži plazmonske nanočestice koje se "lijepe" za biomarkere bolesti.

Ako su prisutni biomarkeri, nanočestice formiraju specifične uzorke koji mijenjaju način na koji svjetlost interagira s membranom. Te se promjene mogu vidjeti golim okom ili pomoću aplikacije za pametne telefone s umjetnom inteligencijom.

Tehnologija daje rezultate za manje od 12 minuta i 100 je puta osjetljivija za COVID-19 od sličnih kućnih testova.

Primjena za druge bolesti

„Jedan od ključnih proteina koje možemo otkriti ovom tehnikom je biomarker za sepsu, opasan upalni odgovor na bakterijsku infekciju koji se može razviti vrlo brzo, posebno kod osoba starijih od 50 godina“, rekao je glavni autor studije Liwei Lin, profesor strojarstva na UC Berkeleyju.
„Svaki sat je važan, ali kultiviranje bakterija za identifikaciju izvora infekcije može potrajati danima. Naša tehnika mogla bi omogućiti liječnicima da otkriju sepsu za 10 do 15 minuta.“

Znanstvenici su već stvorili prototip kućnog testa sličnog brzim testovima za COVID-19, s 3D printanim komponentama koje pomažu u ispravnom pozicioniranju uzorka i nanošenju plazmonskih kapljica.

„Tijekom pandemije COVID-19 oslanjali smo se na kućne testove kako bismo vidjeli jesmo li zaraženi. Nadam se da će naša tehnologija omogućiti pristup redovitim pregledima za stanja poput raka prostate bez potrebe za napuštanjem doma“, rekao je Lin.