Naujas įrankis, sudarytas iš šiek tiek mišką primenančių vertikaliai išrikiuotų anglies nanovamzdelių, kuriuos galima sureguliuoti taip, kad šie įkalintų pasirinkto dydžio virusus, gali pagerinti virusų aptikimo efektyvumą ir paspartinti naujų virusų nustatymo procesą. Tyrimas, kurį atliko mokslininkų komanda iš Pensilvanijos valstijos universiteto (JAV), publikuotas naujausiame žurnalo „Science Advances“ numeryje.
„Aptikti virusus ankstyvojoje infekcijos stadijoje, kai dar nėra pasirodžiusių pirmųjų simptomų, yra sudėtinga, nes jų koncentracija gali būti itin maža, dažnai nesiekianti dabartinių detekcijos metodų veikimo slenksčio, – pasakojimą pradeda fizikos, chemijos, medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Mauricijus Teronesas (Mauricio Terrones). – Ankstyvoji detekcija yra svarbi, nes virusas gali imti plisti prieš mums atsirandant galimybei jį aptikti. Mūsų sukurtas įrenginys leidžia įkalinti ir sukoncentruoti virusus priklausomai nuo jų dydžio – mažesnius už žmogaus ląsteles ir bakterijas, bet didesnius nei daugelis baltymų ir kitų makromolekulių. Jis padidina mūsų gebėjimą aptikti nedidelius virusų kiekius daugiau nei šimtą kartų.“
Tyrėjų komanda sukonstravo ir išbandė mažą, nešiojamą įrenginį, padidinantį virusų aptikimo efektyvumą dėl to, kad šie įkalinami ir sutelkiami įrenginio viduje sumontuotame anglies nanovamzdelių masyve. Mėginiai, surinkti iš pacientų arba aplinkos, iš pradžių yra filtruojami siekiant pašalinti dideles daleles, pavyzdžiui, bakterijas arba žmogaus ląsteles. Tuomet jie perleidžiami per minėtąjį anglies nanovamzdelių masyvą – virusai įstringa nanovamzdelių tankmėje ir taip jų koncentracija išauga, kai tuo tarpu kitos smulkios dalelės pralekia pro šalį. Tokį virusų telkinį jau galima bandyti identifikuoti taikant molekulinės diagnostikos metodus.
„Kadangi mūsų prietaiso veikimas priklauso tiktai nuo virusų dydžio, mes galime sugauti tokius virusus, apie kuriuos nežinome nieko iš biologinės pusės, pavyzdžiui, galime išsiversti be antikūnų ar kitų molekulinių žymenų, – pasakojimą tęsia profesorius. – Kai tik mums pavyksta pagauti ir sukoncentruoti virusus, galime taikyti kitus metodus jų savybėms nustatyti.“
„Per pastaruosius du dešimtmečius daugiausia mirtimis pasibaigusių virusinių protrūkių sukėlė būtent nauji virusai, – profesoriui antrina kitas tyrimo bendraautoris Sijangas Žengas (Siyang Zheng). – Todėl ši viruso dydžiu pagrįsta technologija gali būti itin veiksminga identifikuojant dar nežinomus virusus, kurie neturi antikūnų. Be to, mūsų metodas ne tik padidina virusų koncentracijas mažiausiai šimtą kartų, bet ir užtikrina šeimininko ir aplinkos teršalų pašalinimą bei leidžia atlikti identifikaciją be virusų kultūros procedūros taikymo.“
Tokie virusai kaip gripas, ŽIV/AIDS, Ebola arba Zika gali sukelti staigius bei nenuspėjamus protrūkius, kurie paprastai baigiasi labai skaudžiais padariniais. Dabartiniai tokių virusų detekcijos metodai yra lėti, brangūs, be to, jiems reikia reagentų, kurie gali būti ne tik brangūs, bet ir gremėzdiški bei reikalaujantys specialių laikymo sąlygų. Dar daugiau, daugelį paskutiniųjų protrūkių sukėlė nauji virusai, kuriems nėra sugalvota metodų, kaip juos būtų galima izoliuoti identifikacijai ir savybių nustatymui.
„Mes sukūrėme technologiją, kuri leidžia užauginti visą nanovamzdelių mišką, o atstumas tarp mažųjų kamienų yra valdomas, – teigia S. Žengas. – Tarpvamzdelinis atstumas gali kisti nuo 17 iki daugiau nei 300 nanometrų, priklausomai nuo poreikio. Unikalios tokio darinio savybės leidžia jį integruoti į tvirtą, keičiamo dydžio ir nešiojamą mikroįrenginį, kurį galima pritaikyti naudojimui lauke, ir tam nereikia gremėzdiškų instrumentų arba specialių reagentų saugojimo sąlygų.“
Tyrėjai išbandė naujojo įrenginio galimybes panaudodami žinomas prieš tai identifikuotų virusų koncentracijas, taip pat ir bandinius su naujais virusais. „Mes sukūrėme mobilią platformą, gebančią sukaupti ir izoliuoti virusus priklausomai nuo jų dydžio, – pabaigia pasakojimą mokslininkai. – Toks metodas leidžia nenaudoti antikūnų. Kalba eina ir apie ankstyvą ligų aptikimą bei galimą kur kas spartesnį vakcinų sukūrimą.“
New, carbon-nanotube tool for ultra-sensitive virus detection and identification
Daugiau:
Ateities technologijos – medžiagų ir nanotechnologijų specialistų rankose?
Lietuvoje kuriami nanorobotai, lemsiantys permainas medicinoje
Gautos atomų, esančių molekulinėje struktūroje, 3D hologramos