Ученые ИТМО и НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева разработали анализатор вирусных частиц, который за несколько минут распознает патоген в организме. Прототип простого и безопасного устройства был протестирован на самых распространенных вирусах — аденовирусах, коронавирусах и гриппе А и B. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Biosensors.
Чтобы обнаружить вирусы в организме человека, чаще всего используют ПЦР-диагностику (изучение фрагмента ДНК в слюне или во взятом мазке из носоглотки) или экспресс-тесты. Однако на проведение ПЦР нужно минимум 4 часа, а экспресс-тесты могут дать ложноположительный или пограничный результат. Кроме того, оба способа диагностики предназначены для обнаружения только одного вида вируса.
Ученые ИТМО совместно с НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева предложили универсальный метод на основе рамановской спектроскопии (SERS) и алгоритмов машинного обучения, который позволит быстро определять вирусы в слюне или мазке из носоглотки. Авторы проверили работоспособность технологии на штаммах коронавируса, аденовирусов и вирусов гриппа А и B, и установили, что она проста, безопасна и не требует больших затрат.
На внутренней оболочке (капсиде) любого вируса есть белки. Они отвечают за проникновение в клетку, из-за чего и происходит заражение. На эти белки можно воздействовать светом (именно на этом основан метод рамановской спектроскопии), и по изменению длины волны излучения определять, какое это вещество, — в т.ч. идентифицировать вирусы.
На основе предложенной технологии в будущем можно будет создать установку, которая поможет контролировать распространение новых вспышек вируса. Например, ее можно будет поставить при входе в помещение с большим скоплением людей, где каждый посетитель сможет сдать образец слюны или мазок из носоглотки и получить результат всего за три минуты.
Исследователям удалось добиться классификации с точностью 93% на высоких концентрациях вирусов, выращенных в НИИ гриппа. На низких концентрациях, которые близки к клиническим образцам человека, точность доходила до 85%. В дальнейшем ученые планируют развивать технологию, увеличить базу данных о вирусах и модифицировать ПО для анализа спектров. Это позволит создать универсальную платформу для определения штамма любого вируса.
