Исследователи представят свои результаты на весеннем собрании Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2023 - это гибридная встреча, которая проводится виртуально и очно 26-30 марта и включает в себя более 10 000 презентаций по широкому кругу научных тем.

Симптомы как гриппа, так и COVID-19 значительно перекрываются, что затрудняет их различение, отмечает Дежи Акинванде, доктор философии, который представляет работу на встрече.

"Когда оба этих вируса циркулируют вместе, как это было ранее этой зимой, было бы чрезвычайно полезно иметь датчик, который может одновременно определять, есть ли у вас COVID, грипп, ничего из вышеперечисленного или и то, и другое", - говорит он.

Акинванде, который работает в Техасском университете в Остине, говорит, что устройство, которое он и коллеги разрабатывают, может быть модифицировано для тестирования и на другие инфекции.

Группа, в которую входил Дмитрий Киреев, доктор философии, постдок лаборатории Акинванде, сконструировала датчик COVID-19 и гриппа с использованием графена, единственного слоя атомов углерода, расположенных в виде гексагональной решетки. Его чрезвычайная тонкость делает графен очень чувствительным к любым электрическим изменениям в окружающей среде. Акинванде и другие исследователи видят огромный потенциал в использовании ИТ и других подобных наноматериалов для создания датчиков для самых разных применений.

"Эти ультратонкие наноматериалы, как правило, являются рекордсменами по наилучшей чувствительности, вплоть до обнаружения отдельных атомов, и они могут улучшить способность обнаруживать очень малые количества практически всего, что необходимо обнаружить, будь то бактерии или вирусы, в газе или в крови", - говорит Акинванде.

Ранее его группа сообщила о разработке временной татуировки на основе графена, которая могла бы контролировать кровяное давление. Татуировка состоит из пар датчиков, расположенных вдоль артерий руки. Одна половина каждой пары посылает электрический ток, который обнаруживает ее партнер. Этот сигнал используется для определения кровотока.

Чтобы создать датчик инфекции, исследователям пришлось заставить графен реагировать на присутствие вирусного белка. Чтобы сделать это, они обратились к иммунной системе, которая вырабатывает антитела, которые точно настроены на распознавание определенных патогенов и их захват. Исследователи связали антитела против SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, и против вируса гриппа с графеном. Когда образец, взятый у инфицированного человека, помещается на датчик, эти антитела связываются со своими белками-мишенями, вызывая изменение электрического тока.

У исследователей не было средств безопасности, необходимых для использования целых, активных вирусов гриппа или SARS-CoV-2 для тестирования датчика размером примерно в квадратный дюйм. Для замены они использовали белки этих вирусов, доставляемые в жидкости, внешне напоминающей слюну. Их результаты показали, что датчик может не только обнаружить присутствие белков, но и сделать это, когда они присутствуют в чрезвычайно малых количествах. По словам Акинванде, такая чувствительность позволяет предположить, что датчик может быть использован для обнаружения гораздо более редких вирусных частиц, обнаруживаемых в дыхании.

По его словам, датчик также работал быстро, выдавая результаты примерно через 10 секунд после ввода образца. Для сравнения, обычные тесты на COVID-19 могут занимать минуты или часы, в зависимости от типа, а для получения результатов двойного теста на COVID и грипп, недавно разрешенного Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами США, требуется около получаса.

Акинванде и его группа работают над дальнейшим улучшением его производительности, в том числе за счет расширения списка вирусов, которые он может обнаруживать. При финансовой поддержке Национального научного фонда они разрабатывают датчик, предназначенный для тестирования на наличие вариантов SARS-CoV-2, таких как omicron и delta. По их словам, хотя в настоящее время они сосредоточены на двух вариантах дизайна, тест может быть адаптирован для одновременного выявления еще большего количества данных.

Исследователи выражают признательность за поддержку и финансирование со стороны Национального научного фонда.