Zaštitna maska koja zasvijetli u dodiru s koronavirusom

Zajednički projekt dva velika istraživačka tima – s Massaschusetts Institute of Technology (MIT) i Sveučilišta u Harvardu – započet je još prije šest godina. Cilj mu je izrada bioloških senzora namijenjenih brzom otkrivanju virusnog genetičkog materijala u tjelesnim izlučevinama.

Nakon dokazane uspješnosti na drugim virusima, senzore sada redizajniraju kako bi bili prilagođeni skriningu na novi koronavirus SARS-CoV-2, uzročnika pandemije COVID-19.

Prilagođavanje prethodnog rješenja

Do sada, a posebice unazad dvije godine, suradnja MIT-a i Harvarda rezultirala je izradom bioloških senzora sposobnih za razlikovanje i prepoznavanje virusnih patogena, te već postoje senzorski moduli koji uspješno detektiraju uzročnike ospica, gripe, SARS-a, C-hepatitisa, Ebole, Zike i groznice Zapadnog Nila.

S pandemijskim širenjem koronavirusom uzrokovane COVID-19 infekcije, pojavila se potreba za testovima koji bi u što kraćem vremenu i što pouzdanije mogli trijažirati inficirane od neinficiranih pojedinaca. Razlozi su razumljivi: u epidemiološkom smislu je ključno na vrijeme identificirati i izolirati inficiranu osobu koja bi (ukoliko bi bila neprepoznata) mogla svojim ulaskom u bolnicu, starački dom, radno mjesto ili prijevozno sredstvo zaraziti na desetke drugih ljudi, posebice onih u rizičnim skupinama starijih i kronično bolesnih.

Inženjeri s MIT-a i Harvarda su kao startni modul za izradu detektora za SARS-CoV-2 virus uzeli detekcijske senzore za Ebola i Zika virus, te ih preradili i prilagodili za prepoznavanje kontakta s novim koronavirusom.

Tim istraživača je u zaštitnu masku za lice ugradio senzore koji su sposobni fluorescentno zasvijetliti u slučaju kontakta maske s virusom kada se inficirana osoba nakašlje ili kihne. Štoviše, uspjelo se povećati osjetljivost senzora, tako da i pri običnom disanju prepoznaju virus u zraku iz dišnog puta inficirane osobe.

Identifikacijski dvokorak

Senzori se aktiviraju u dva koraka: u prvom, detektiraju se mikroskopske kapljice sluzi ili sline u izdahnutom ili iskašljanom zraku, a u idućem koraku senzori unutar tog mikro-uzorka prepoznaju genetičku sekvencu virusa. Za identifikaciju virusa potrebno je prepoznavanje tek malenog dijela njegove genetičke sekvence. Nakon kontakta s virusom, u dijagnostičkom modulu senzora se aktiviraju biofluorescentne reakcije i unutar sat vremena od kontakta senzora s virusom fluorescentni signal postaje vidljiv prostim okom.

Od tehničko-biokemijskih detalja, za sada je jedino objavljen podatak da senzori u sebi sadrže genetički materijal kojim se fluorescentni reagens veže na virus. Posrijedi je DNK i RNK materijal kojega se u liofilizatoru tehnikom „suhog smrzavanja“ (liofilizacije) pripremi za ugradnju u tkaninu zaštitne maske.

Liofilizacija iz genetičkog materijala izvlači vlagu bez oštećenja genetičke strukture molekule. Tako "osušen" materijal ugrađen u masku ima znatno duži rok uporabljivosti, jer liofiliziran može na sobnoj temperaturi ostati stabilan i nekoliko mjeseci.

Istraživački tim ističe kako je projekt još u razvojnim fazama: trenutno je u tijeku višetjedno provjeravanje praktične primjenjivosti konceptualnog modela na zdravim i bolesnim pojedincima, ljudima u svakodnevnim životnim situacijama, uz istovremeno testiranje osjetljivosti i specifičnosti senzora u prepoznavanju genetičkog uzorka SARS-CoV-2 u aerosoliziranim kapljicama sline inficiranih osoba.

Potencijal praktične primjenjivosti

Kada se postigne zadovoljavajuća razina osjetljivosti i specifičnosti detekcije koronavirusa, senzore se planira koristiti na jedan od dva moguća načina (ili na oba, ukoliko se pokažu podjednako pogodnim): nanosit će se na unutarnju stranu materijala za izradu maski ili će biti prilagođen za „ugradnju“ na bilo koji model već gotove zaštitne maske.

Ukoliko se pokažu primjenjivi, senzori bi mogli postati jeftinija i brza metoda za detekciju COVID-19. S uspješnom praktičnom primjenom biofluorescentnih senzora, „svijetleće maske“ bi mogle postati brža i preciznija alternativa trenutno postojećim metodama skrininga, kao što je provjera tjelesne temperature. A zdravstvene službe bi bile u mogućnosti dijagnosticirati inficirane pacijente puno bržom metodom nego što je dosadašnje uzimanje briseva sluznice, njihov siguran transport do laboratorija i višesatno čekanje na laboratorijske rezultate.

Praktična primjena senzora mogla bi biti na aerodromima i drugim prometnim čvorištima gdje bi se pomoću takvih maski moglo identificirati zaražene putnike, a i u zdravstvenim ustanovama gdje bi ih se koristilo kao trijažni skrining pred prijem na epidemiološki „čiste“ odjele, npr. one za operativni tretman ili hemato-onkološke odjele.