Een kenmerk van het COVID-19-virus dat het zo moeilijk maakt om het in te dammen, is dat het gemakkelijk kan worden verspreid naar anderen door een persoon die nog geen tekenen van infectie vertoont. De drager van het virus voelt zich misschien heel goed en gaat gewoon door met zijn dagelijkse bezigheden:het virus meenemen naar zijn werk, naar het huis van een familielid, of naar openbare bijeenkomsten.

Een cruciaal onderdeel van de wereldwijde inspanningen om de verspreiding van de pandemie tegen te gaan, daarom, is de ontwikkeling van tests die snel infecties kunnen identificeren bij mensen die nog niet symptomatisch zijn.

Nutsvoorzieningen, Caltech-onderzoekers hebben een nieuw type multiplextest ontwikkeld (een test die meerdere soorten gegevens combineert) met een goedkope sensor die de thuisdiagnose van een COVID-infectie mogelijk maakt door snelle analyse van kleine hoeveelheden speeksel of bloed, zonder tussenkomst van een medische professional, in minder dan 10 minuten.

Het onderzoek werd uitgevoerd in het laboratorium van Wei Gao, assistent-professor in de afdeling medische technologie van Andrew en Peggy Cherng. Eerder, Gao en zijn team hebben draadloze sensoren ontwikkeld die aandoeningen zoals jicht, evenals het stressniveau, door de detectie van extreem lage niveaus van specifieke verbindingen in het bloed, speeksel, of zweet.

Gao's sensoren zijn gemaakt van grafeen, een bladachtige vorm van koolstof. Een met een laser geëtste plastic plaat genereert een 3D-grafeenstructuur met kleine poriën. Die poriën creëren een grote hoeveelheid oppervlakte op de sensor, waardoor het gevoelig genoeg is om te detecteren, met hoge nauwkeurigheid, verbindingen die slechts in zeer kleine hoeveelheden aanwezig zijn. Bij deze voeler de grafeenstructuren zijn gekoppeld aan antilichamen, immuunsysteem moleculen die gevoelig zijn voor specifieke eiwitten, zoals die op het oppervlak van een COVID-virus, bijvoorbeeld.

Eerdere versies van de sensor waren geïmpregneerd met antistoffen tegen het hormoon cortisol, wat gepaard gaat met stress, en urinezuur, die bij hoge concentraties jicht veroorzaakt. De nieuwe versie van de sensor, die Gao SARS-CoV-2 RapidPlex heeft genoemd, bevat antilichamen en eiwitten waarmee het de aanwezigheid van het virus zelf kan detecteren; antilichamen die door het lichaam zijn aangemaakt om het virus te bestrijden; en chemische markers van ontsteking, die de ernst van de COVID-19-infectie aangeven.

"Dit is het enige telegeneeskundeplatform dat ik heb gezien dat informatie over de infectie kan geven in drie soorten gegevens met een enkele sensor, "zegt Gao. "Over een paar minuten, we kunnen deze niveaus tegelijkertijd controleren, zodat we een volledig beeld krijgen van de infectie, inclusief vroege infectie, immuniteit, en ernst."

Gevestigde COVID-testtechnologieën hebben meestal uren of zelfs dagen nodig om resultaten te produceren. Die technologieën vereisen ook dure, ingewikkelde apparatuur, terwijl het systeem van Gao eenvoudig en compact is.

Tot dusver, het apparaat is alleen in het laboratorium getest met een klein aantal bloed- en speekselmonsters die zijn verkregen voor medische onderzoeksdoeleinden van personen die positief of negatief hebben getest op COVID-19. Hoewel voorlopige resultaten aangeven dat de sensor zeer nauwkeurig is, er moet een grootschaligere test worden uitgevoerd met echte patiënten in plaats van laboratoriummonsters, Gao waarschuwt, om de nauwkeurigheid ervan definitief te bepalen.

Nu de pilotstudie is afgerond, Gao is van plan om te testen hoe lang de sensoren meegaan bij regelmatig gebruik, en om ze te testen met gehospitaliseerde COVID-19-patiënten. Na testen in het ziekenhuis, hij wil de geschiktheid van de testen voor thuisgebruik onderzoeken. Na het testen, het apparaat moet door de regelgevende instanties worden goedgekeurd voordat het beschikbaar is voor wijdverbreid gebruik thuis.

"Ons uiteindelijke doel is echt thuisgebruik, "zegt hij. "In het volgende jaar, we zijn van plan ze naar personen met een hoog risico te mailen voor thuistesten. En in de toekomst, dit platform kan worden aangepast voor andere soorten testen op infectieziekten thuis."

Het artikel waarin het onderzoek wordt beschreven, getiteld, "SARS-CoV-2 RapidPlex:een op grafeen gebaseerd multiplex telemedicine-platform voor snelle en goedkope COVID-19-diagnose en -bewaking, " is online gepubliceerd en verschijnt in het decembernummer van het tijdschrift Materie .