测试Zika病毒:一个应用程序

添加快速移动测试Zika病毒和其他的智能手机技术是使可能的事情。桑迪亚国家实验室的研究人员开发了一个遥控,电动诊断设备,重一磅以下,成本仅为100美元,可以检测Zika病毒、登革热、基孔肯雅热在30分钟。

目前需要一个实验室,这些蚊子传播的病毒进行检测和病人可以天等待结果。测试需要仪器大小的微波炉,可以成本高达20000美元。这使得快速测试不切实际的发展中国家的资源有限诊所的病毒是普遍的。

桑迪亚团队描述了其快速测试原型在《华尔街日报》本周发表的一篇论文科学报告分享服务,“一个诊断平台Zika病毒的快速检测,基孔肯亚病和登革热病毒。”

智能手机技术是设备的一个关键特性。“除了创建一个应用程序是一个简单的接口操作设备,我们能够适应智能手机相机传感器取代传统实验室样品分析工具,允许前所未有的流动性,”化学工程师和作者Aashish Priye说。

实验室在一个盒子里

桑迪亚团队的装置是基于loop-mediated等温扩增(灯)诊断方法,消除了需要处理生物样品,如血液或尿液,在测试之前。传统病毒测试包括运送样品到实验室,从,然后乘以提取DNA或RNA的基因材料通过一个过程被称为聚合酶链反应(PCR)。这个过程包括加热和冷却样品很多次,所以,任何病毒DNA / RNA在示例复制到足以被检测出来。

反复加热和冷却的样品就是力量密集和PCR的复杂性要求的机器。检测病毒复制的材料还需要昂贵的组件(如荧光计。传统PCR机器的复杂性和费用的主要障碍移动PCR设备外的实验室和诊所到最需要的地方。

病毒DNA / RNA PCR、灯副本,但没有加热和冷却循环,一个重型不需要电源。添加几个精心设计的生化制剂允许一个灯盒测试的样品只有一次加热到65摄氏度(150华氏度)半个小时。

灯也不需要额外的测试前样品制备。“我们已经表明,我们使用的化学放大病毒RNA可以直接从原始,未处理的样品,”罗伯特·米格尔桑迪亚化学工程师和项目领导说。”,是最理想的一个快速检测的场景,因为你不想有额外的隔离DNA或RNA设备。”

米格尔之前和他的团队开发出了一个方法来把灯和一个额外的检测技术,因此他们可以同时测试多个病毒。这其他的技术,称为淬火非法人放大信号的记者(QUASR),包括标记片段与fluorophores-molecules病毒DNA合成的引物,发出明亮的光信号。引物纳入加热和放大DNA样本。QUASR然后导致样品含病毒DNA / RNA显得明亮,而消极反应依然黑暗。

几次测试

Zika病毒项目,米格尔的团队开发了一种新颖的算法,使智能手机的传感器作为荧光计,检测QUASR灯光信号是否出现。灯工作非常简单,用户只需要将智能手机上的灯盒,打开一个应用程序。程序打开加热器启动灯反应。

一旦测试周期是30分钟,智能手机的照片样本。应用程序然后采用一种新颖的图像分析算法来准确确定的颜色和亮度发光灯发出的反应。这个分享服务检测图像分析提供了更大的确定性比实验室技术员的肉眼。

Zika病毒已经导致严重的胎儿异常,包括头小畸型和先天性失明,以及神经系统疾病,可以发生在任何年龄。通过启用诊断在半小时内,设备可以帮助临床医生对病人护理做出更快的决定和隔离,并迅速通知公共卫生当局,这样他们就可以采取措施来防止病毒的传播。

此外,Zika病毒、登革热和基孔肯雅热是由相同的蚊子传播的类型和有类似的早期症状。桑迪亚的原型快速诊断工具可以使保健提供者测试所有三个同时,防止误诊。同样的工具也可以适应检测其他人类或动物病原体。

使灯框原型测试的成本,这些病毒在很大程度上取决于手机的成本选择使用它。“世界上有数十亿美元的智能手机,即使在发展中国家,和这个工具不需要这个顶级智能手机市场上,“Priye说。“这只需要有一个光学传感器,可以运行应用程序”。The smartphone used in Sandia's successful tests of the prototype cost a mere $20. Ultra-accessible and ultra-portable, the Zika box prototype could one day become a staple in point-of-care clinics worldwide.