Диагностические устройства, которые используются дома или в кабинетах врачей, часто недостаточно чувствительны для обнаружения небольших количеств вируса, которые могут присутствовать в образцах от бессимптомных пациентов, что может возникнуть на ранней стадии COVID-19. Ученые сообщают об изобретении на основе мембраны, которое может концентрировать вирусное содержимое образца мочи или слюны, что позволяет легче его обнаруживать.

Результаты исследования публикует профильный журнал Biomicrofluidics.

Чтобы увеличить концентрацию образца, предыдущие группы ученых использовали частицы геля, связанные с химическим красителем, для улавливания и обнаружения вируса. Однако этот подход ограничен конкретными вирусами, которые могут связываться с красителем. Кроме того, время тестирования может составлять более 30 минут и требует дорогостоящего оборудования.

Конечно, учеными были опробованы и другие подходы, но все они лишены возможности диагностировать различные вирусы или другие представляющие интерес биологические вещества, такие как хорионический гонадотропин человека (ХГЧ), гормон, присутствующий в моче во время беременности.

Исследователи из Университета Цинциннати и базы ВВС Райт-Паттерсон попробовали два разных устройства, основанных на схожих системах мембранных фильтров.

Первое устройство представляло собой полностью интегрированный концентрационный блок вместе с компонентом, который мог обнаруживать рассматриваемый вирус. С помощью вакуума вода пропускалась через мембрану, оставляя вирус в более концентрированном растворе, и образец анализировали на том же устройстве.

«Время, необходимое для завершения процесса концентрации, было очень медленным, — заявила автор Эми Дрекселиус. – В среднем каждое устройство занимало около 30 минут, чтобы завершить процесс концентрирования. Поэтому мы пришли к выводу, что автоматическое ступенчатое устройство с вакуумным приводом практически бесполезно, и обратились к альтернативному устройству, использующему гораздо более высокое положительное давление».

Исследователи поняли, что, применяя высокое давление вместо высокого вакуума, они могут увеличить перепад давления между образцом и окружающей средой. К их второму устройству были прикреплены баллон с азотом и регулятор, что позволяло создавать давление до 45 кг на квадратный дюйм (6,4 см).

Группа исследовала образцы слюны и мочи, с добавленной образцами белка от вируса гриппа A вируса. Другие образцы содержали ХГЧ. Результаты теста полностью совпадали со вторым устройством, показав результат концентрации в 33 раза выше, чем у исходного образца, заявляют ученые. Концентрирование пробы объемом 1 миллилитр может быть достигнуто за пять минут или даже быстрее при более высоком прилагаемом давлении.

Новый коронавирус, вызывающий COVID-19, не был протестирован, но этот метод должен работать для него, поскольку технология может успешно обнаруживать грипп А. Оба респираторных вируса, вероятно, присутствуют в слюне. Кроме того, этот метод перспективен для тестирования на беременность, где также весьма желательны ранние результаты.