Menggunakan telefon pintar untuk mengesan virus yang sangat berjangkit
Peranti baru menggunakan telefon pintar dan cip mikrofluida kertas untuk mengesan tahap norovirus yang sangat rendah.
Norovirus adalah virus yang sangat menular yang bertanggungjawab untuk sekitar 19-21 juta kes gastroenteritis akut setiap tahun di Amerika Syarikat.
Sebenarnya, norovirus adalah "penyebab utama penyakit bawaan makanan" di A.S.
Norovirus juga bertanggungjawab sehingga 1.9 juta lawatan ke hospital dan 400.000 lagi lawatan ke jabatan kecemasan. Ini menelan belanja AS sebanyak AS $ 2 bilion dan kehilangan produktiviti pekerjaan.
Virus ini dapat menular pada tahap yang sangat rendah, dengan hanya 10 zarah virus yang cukup untuk menyebabkan jangkitan.
Oleh itu, penyelidik dari University of Arizona (UA) di Tucson berupaya mencipta kaedah yang berkesan untuk mengesan tahap virus terkecil sekalipun.
Tiga penyelidik mengetuai projek tersebut: Jeong-Yeol Yoon, dari Jabatan Kejuruteraan Bioperubatan di UA; Soo Chung, penyelidik doktor di makmal Yoon; dan Kelly A. Reynolds, ketua Jabatan Komuniti, Alam Sekitar, dan Dasar di Kolej Kesihatan Awam Mel & Enid Zuckerman di UA.
Yoon membentangkan penyelidikan di Pertemuan & Pameran Nasional Kejatuhan Masyarakat Kimia Amerika 2019 di San Diego, CA, dan makalah itu kini muncul di jurnal Omega ACS.
Bagaimana peranti yang murah dan pantas berfungsi
Virus ini dapat merebak dengan cepat melalui air. Peranti yang ada untuk mengesan norovirus memerlukan makmal dan pelbagai mikroskop, laser, dan spektrometer mahal. Ini adalah instrumen yang mengukur jenis radiasi dan panjang gelombang.
Dengan kaedah baru, para penyelidik menggunakan bahan mudah termasuk kertas dan telefon pintar. Chung menerangkan bagaimana mungkin kertas berubah menjadi cip mikrofluida.
"Substrat kertas sangat murah dan mudah disimpan, dan kami dapat membuat kerepek ini dengan mudah," katanya. "Struktur kertas berserat juga memungkinkan cecair mengalir secara spontan tanpa menggunakan sistem pengepaman cip lain, seperti kerepek silikon, biasanya diperlukan."
Biasanya, saintis mengukur bagaimana cahaya memantulkan dalam sampel menggunakan analisis spektrometri. Walau bagaimanapun, aspek kertas yang tidak homogen (berliang), bersama dengan kelegapan optiknya, dapat menghasilkan "penyebaran dan pantulan latar belakang."
Untuk mengatasi halangan ini, para penyelidik mengembangkan kaedah di mana mereka menghitung manik pendarfluor dan bukannya mengukur intensiti cahaya.
Kaedah ini terdiri daripada menambahkan air ke satu hujung cip mikrofluida kertas dan manik-manik yang terbuat dari polistirena pendarfluor ke hujung yang lain.
Setiap manik-manik kecil ini melekat pada antibodi yang melawan virus. Sekiranya norovirus ada di dalam air, beberapa antibodi terus menyerangnya, melekat pada zarah virus dan mewujudkan gumpalan pendarfluor.
"Partikel Norovirus terlalu kecil untuk dicitrakan oleh mikroskop telefon pintar, dan begitu juga antibodi," jelas Yoon. "Tetapi apabila anda mempunyai dua atau tiga atau lebih manik-manik ini bergabung, itu menunjukkan bahawa norovirus ada, menyebabkan manik-manik itu bergabung."
Gumpalan manik cukup besar untuk telefon pintar mengambilnya dan memotretnya. Para penyelidik juga membuat aplikasi telefon pintar yang mengira zarah norovirus dalam sampel.
"Anda tidak perlu menjadi saintis atau jurutera untuk menjalankan peranti ini," kata Yoon. "Analisis akan dilakukan secara automatik oleh aplikasi telefon pintar, jadi yang perlu anda khawatirkan adalah memasukkan sampel air ke dalam cip."
Peranti ini juga murah, dengan komponen termahal berharga kurang dari $ 50.
"Kemajuan dalam pemantauan cepat virus manusia di air sangat penting untuk melindungi kesihatan masyarakat," kata Reynolds.
"Teknologi pemantauan kualiti air yang cepat dan murah ini dapat menjadi alat transformasi untuk mengurangi beban penyakit lokal dan global."
Kelly A. Reynolds
