스마트 폰을 사용하여 전염성이 높은 바이러스 감지
새로운 장치는 스마트 폰과 종이 미세 유체 칩을 사용하여 매우 낮은 수준의 노로 바이러스를 감지합니다.
노로 바이러스는 미국에서 연간 약 1,900 만 ~ 2,100 만 건의 급성 위장염을 일으키는 매우 전염성이 강한 바이러스입니다.
사실, 노로 바이러스는 미국에서 "식 인성 질환의 주요 원인"입니다.
노로 바이러스는 또한 최대 190 만 건의 병원 방문과 400,000 건의 응급실 방문을 담당합니다. 이로 인해 미국은 약 20 억 달러의 의료 비용과 업무 생산성 손실이 발생합니다.
바이러스는 매우 낮은 수준에서 전염 될 수 있으며 10 개의 바이러스 입자만으로도 감염을 일으킬 수 있습니다.
그래서 투손에있는 애리조나 대학 (UA)의 연구원들은 아주 작은 수준의 바이러스도 탐지하는 효율적인 방법을 만들기 시작했습니다.
3 명의 연구자가 공동으로이 프로젝트를 주도했습니다. UA의 생명 공학과 윤정열; 윤의 연구실 박사 연구원 정수; 그리고 Kelly A. Reynolds, UA의 Mel & Enid Zuckerman 공중 보건 대학의 지역 사회, 환경 및 정책 학과장.
Yoon은 미국 캘리포니아 주 샌디에고에서 열린 2019 년 가을 미국 화학 학회 전국 회의 및 박람회에서 연구 결과를 발표했으며 현재 저널에 게재되었습니다. ACS 오메가.
저렴하고 빠른 장치의 작동 원리
바이러스는 물을 통해 매우 빠르게 퍼질 수 있습니다. 노로 바이러스를 검출하기위한 기존 장치에는 실험실과 다양한 현미경, 레이저 및 값 비싼 분광기가 필요합니다. 이들은 방사선과 파장의 유형을 측정하는 도구입니다.
연구진은 새로운 방법으로 종이와 스마트 폰 등 간단한 재료를 사용했다. 정은 종이가 어떻게 미세 유체 칩으로 변할 수 있는지 설명한다.
"종이 기판은 매우 저렴하고 보관하기 쉬우 며 이러한 칩을 쉽게 제작할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "종이의 섬유질 구조는 실리콘 칩과 같은 다른 칩이 일반적으로 필요로하는 펌핑 시스템을 사용하지 않고도 액체가 자발적으로 흐르도록합니다."
일반적으로 과학자들은 분광 분석을 사용하여 샘플에서 빛이 반사되는 방식을 측정합니다. 그러나 종이의 비균질 (다공성) 측면은 광학 불투명도와 함께 "배경 산란 및 반사"를 생성 할 수 있습니다.
이 장애물을 극복하기 위해 연구원들은 빛의 세기를 측정하는 대신 형광 구슬을 세는 방법을 개발했습니다.
이 방법은 종이 미세 유체 칩의 한쪽 끝에 물을 넣고 다른 쪽 끝에 형광 폴리스티렌으로 만든 구슬을 추가하는 것으로 구성됩니다.
이 작은 구슬은 각각 바이러스와 싸우는 항체에 부착되어 있습니다. 노로 바이러스가 물에 존재하면 여러 항체가 계속 공격하여 바이러스 입자에 부착되어 형광 덩어리를 만듭니다.
“노로 바이러스 입자는 너무 작아서 스마트 폰 현미경으로 이미징 할 수 없으며 항체도 마찬가지입니다. "그러나 두 개 또는 세 개 이상의 비드가 함께 결합되어 있으면 노로 바이러스가 존재하여 비드가 응집됨을 나타냅니다."
구슬 덩어리는 스마트 폰으로 집어 사진을 찍을 수있을만큼 충분히 큽니다. 연구원들은 또한 샘플에서 노로 바이러스 입자를 계산하는 스마트 폰 앱을 만들었습니다.
"장치를 실행하기 위해 과학 자나 엔지니어가 아니어도됩니다."라고 윤은 말합니다. "분석은 스마트 폰 앱에서 자동으로 수행되므로 물 샘플을 칩에로드하기 만하면됩니다."
이 장치는 또한 가장 값 비싼 부품이 $ 50 미만으로 저렴합니다.
Reynolds는“물 속의 인간 바이러스에 대한 신속한 모니터링의 발전은 공중 보건을 보호하는 데 필수적입니다.
"이 빠르고 저렴한 수질 모니터링 기술은 지역 및 전 세계 질병 부담을 줄이는 혁신적인 도구가 될 수 있습니다."
켈리 에이 레이놀즈
