В начале пандемии, когда для получения результатов теста на Covid-19 нередко требовалось несколько дней, и из-за этого неудобства относительно немногие люди проходили тестирование, исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета начали модифицировать носимые датчики, с тем, чтобы они могли обнаруживать болезнь, будучи встроенными в защитную маску, и ставить диагноз в течение полутора часов. В рамках нового исследования, результаты которого были недавно опубликованы в журнале Nature Biotechnology, авторы продемонстрировали, что их диагностические маски работают так же эффективно, как и эталонные тесты в лабораторных условиях.
«Если бы тестирование и определение на биологическом молекулярном уровне можно было бы проводить в формате, который позволяет датчикам следовать за людьми, вместо того, чтобы людям приходилось ходить для этого в клинику, возможно, больше людей проходили бы тестирование», – говорит Льюис Соэнксен, научный сотрудник Института биоинженерии в Гарварде и «венчурной студии» в клинике машинного обучения в области медицины имени Абдула Латифа Джамиля при MIT, который работает над выводом новых технологий на рынок и является одним из авторов исследования. – В сущности, людям все равно приходится носить маску. Так почему бы заодно не пройти тестирование?»
Ранее ученые из MIT создали бумажные тест-комплекты для вирусов Эбола и Зика, в которых использовалась та же базовая технология: белки и нуклеиновые кислоты, внедренные в состав бумаги, реагируют на молекулы-мишени. Другая версия этой системы предполагает использование ферментов CRISPR (кластерные короткие палиндромные повторы, разделенные регулярными промежуками), для обнаружения молекул-мишеней. CRISPR меняет свой цвет, как в тесте на беременность. Компоненты предварительно подверглись сушке при минусовых температурах, и они могут оставаться стабильными на протяжении нескольких месяцев, а затем оживают, будучи активированными небольшим количеством воды. «Это чем-то напоминает лапшу быстрого приготовления», – говорит Соенксен.
В прототип маски также встроен небольшой резервуар с водой. Человек, который ее носит, может нажать кнопку, чтобы выпустить воду и начать тест, то есть анализ капелек жидкости, выходящих с дыханием. Это позволяет избежать дискомфорта, связанного с взятием мазка из носовой полости, а кроме того, система очень хорошо распознает вирус. «По точности и чувствительности этот метод не уступает тестам, доступным в современной лаборатории, только для него никакой лаборатории не нужно», – рассказывает ученый.
В ходе нового исследования ученые продемонстрировали, что носимые датчики могут быть внедрены в различные тканые материалы и использованы для проведения тестов на несколько патогенов. Например, в лабораторный халат могут быть встроены датчики для выявления устойчивых к лекарствам бактерий. Таким образом, врач, работающий в больнице, может получить заблаговременное предупреждение. Военная форма может быть оснащена датчиком, обнаруживающим нервнопаралитические вещества. Биохимические сенсоры в масках могут быть модифицированы для проведения тестов на новые штаммы и варианты Covid-19 и любые другие респираторные патогены.
Хотя многие люди больше не носят маски и не проходят регулярное тестирование, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) недавно рекомендовала тем, кто прошел вакцинирование, все же продолжать носить маски в качестве дополнительной защиты, поскольку во многих странах фиксируется распространение более заразного варианта Covid-19, известного как Delta. «Наша система позволяет добавить к обычному ношению маски лабораторную диагностику, – заявил в интервью по электронной почте Питер Нгуен, ведущий автор нового исследования и научный сотрудник Института биоинженерии Висса в Гарварде. – Она будет особенно полезна в тех ситуациях, когда возникают локальные вспышки и у людей появляется необходимость тестировать себя в домашних условиях несколько раз в день».
В настоящее время ученые активно ищут партнеров среди производственных компаний, которые помогут вывести инновационные маски на рынок.
