Onderzoekers van de Universiteit van Boston hebben een eenvoudig diagnostisch hulpmiddel ontwikkeld dat gevaarlijke virussen zoals Ebola en Marburg snel kan identificeren. De biosensor, die de grootte van een kwart heeft en virussen kan detecteren in een bloedmonster, kan worden gebruikt in ontwikkelingslanden, luchthavens en andere plaatsen waar natuurlijke of door de mens veroorzaakte uitbraken kunnen uitbreken.

"Door ultradraagbare en snelle detectie mogelijk te maken, onze technologie kan een directe invloed hebben op het verloop van onze reactie op dreigingen van bioterrorisme en ons vermogen om virale uitbraken te beperken drastisch verbeteren, " zei assistent-professor Hatice Altug van het Boston University College of Engineering, die samen met assistent-professor John Connor van de Boston University School of Medicine het onderzoeksteam leidde.

Traditionele virusdiagnosetools zijn effectief, maar vereisen aanzienlijke infrastructuur en monstervoorbereidingstijd. De nieuwe biosensor die is ontwikkeld aan de Boston University, detecteert rechtstreeks levende virussen uit biologische media met weinig tot geen monstervoorbereiding. De doorbraak wordt gedetailleerd beschreven in de online editie van 5 november van Nano-letters .

Van vogelgriep tot H1N1, uitbraken van zich snel verspreidende virale ziekten in de afgelopen jaren hebben geleid tot bezorgdheid over pandemieën die vergelijkbaar zijn met de Spaanse griep van 1918, die meer dan 50 miljoen doden heeft veroorzaakt. Een aanzienlijk deel van de huidige virale bedreigingen zijn virussen die RNA gebruiken om te repliceren. Personen die met deze virussen zijn geïnfecteerd, vertonen vaak symptomen die niet virusspecifiek zijn, waardoor ze moeilijk te diagnosticeren zijn. Onder hen zijn hemorragische koortsvirussen, zoals ebola en Marburg, die kunnen worden gebruikt als middelen voor biologische oorlogsvoering. Cruciaal voor het identificeren en indammen van toekomstige epidemieën van op RNA gebaseerde virussen is de ontwikkeling van snelle, gevoelige diagnostische technieken die zorgverleners snel kunnen inzetten, zodat geïnfecteerde personen snel kunnen worden geïdentificeerd en behandeld.

Gedeeltelijk gefinancierd door het Boston University Photonics Center en het U.S. Army Research Laboratory, en in samenwerking met het U.S. Army Medical Research Institute for Infectious Diseases, het team heeft betrouwbare detectie aangetoond van hemorragische koortsvirussurrogaten (d.w.z. voor het ebolavirus) en pokkenvirussen (zoals apenpokken of pokken) in gewone biologische laboratoriumomgevingen.

"Ons platform kan eenvoudig worden aangepast voor point-of-care-diagnostiek om een ​​breed scala aan virale pathogenen te detecteren in klinische omgevingen met beperkte middelen in de uithoeken van de wereld, in defensie- en binnenlandse veiligheidstoepassingen, evenals in civiele omgevingen zoals luchthavens, ' zei Altug.

Connor merkte een extra, groot voordeel van de nieuwe technologie. "Het zal relatief eenvoudig zijn om een ​​diagnostisch apparaat te ontwikkelen dat tegelijkertijd op verschillende virussen test, " merkte hij op. "Dit zou zeer nuttig kunnen zijn bij het stellen van de juiste diagnose."

De nieuwe biosensor is de eerste die intacte virussen detecteert door gebruik te maken van plasmonische nanogatarrays, of arrays van openingen met een diameter van ongeveer 200 tot 350 nanometer op metalen films die licht sterker doorlaten bij bepaalde golflengten. Wanneer een levend virus in een monsteroplossing, zoals bloed of serum, bindt aan het sensoroppervlak, de brekingsindex in de directe omgeving van de sensor verandert, het veroorzaken van een detecteerbare verschuiving in de resonantiefrequentie van het licht dat door de nanogaten wordt doorgelaten. De omvang van die verschuiving onthult de aanwezigheid en concentratie van het virus in de oplossing.

"In tegenstelling tot PCR- en ELISA-benaderingen, onze methode vereist geen enzymatische versterking van een signaal of fluorescerende tagging van een product, zodat monsters direct na binding van pathogenen kunnen worden afgelezen, " zei Altug. Ahmet Yanik, Altug's onderzoeksmedewerker die de experimenten uitvoerde, toegevoegd, "Ons platform kan niet alleen de aanwezigheid van intacte virussen in de geanalyseerde monsters detecteren, maar geven ook de intensiteit van het infectieproces aan."

De onderzoekers werken nu aan een zeer draagbare versie van hun biosensorplatform met behulp van microfluïdische technologie die is ontworpen voor gebruik in het veld met minimale training.