Drei Jahre nach Beginn der COVID-19-Pandemie bleiben genaue Tests eine Herausforderung, umso mehr, als das Virus im Laufe der Zeit mutiert ist und ansteckender geworden ist und Symptome aufweist, die sich nur schwer von anderen Krankheiten unterscheiden lassen. Ein neues Diagnosegerät, das zwischen COVID-19 und Grippe unterscheiden kann und von Forschern der University of Texas in Austin entwickelt wurde, soll dieses Problem lösen und gleichzeitig bessere und tragbarere Pflegeoptionen für Menschen bieten, die keinen Zugang zu medizinischen Zentren haben.
„Obwohl COVID für die meisten von uns nicht so wichtig ist wie im Jahr 2020, wird es durch das Aufkommen neuer Varianten immer schwieriger, es von anderen Infektionskrankheiten mit ähnlichen Symptomen wie Erkältung und saisonaler Grippe zu unterscheiden“, sagte Ray Chen , Professor am Chandra Family Department of Computer and Electrical Engineering und Leiter der im Applied Physics Review veröffentlichten Studie. „Die rechtzeitige Erkennung von COVID-19 ist für die Behandlung der Patienten und für die Eindämmung der Ausbreitung der Epidemie von entscheidender Bedeutung.“
Die neue „Lab-on-a-Chip“-Testtechnologie basiert auf einer mit Silizium-komplementären Metalloxidhalbleitern kompatiblen, photonischen Chip-basierten Plattform, die Chen und sein Team seit mehreren Jahren entwickeln. Ziel ist es, Diagnosen in Laborqualität bereitzustellen und diese gleichzeitig auf eine tragbare Größe zu verkleinern, damit sie Menschen in abgelegenen Gebieten erreichen können.
Letztendlich wollen die Forscher damit Dutzende verschiedener Krankheiten in einer einzigen Probe testen, darunter COVID-19, Influenza, andere Coronaviren und sogar einige Krebsarten.
„Die Aussicht, dass COVID-19 langfristig Teil des Lebens bleibt, unterstreicht die dringende Notwendigkeit von Schnelltests und der Differenzierung von Infektionen mit ähnlichen Symptomen“, sagte Chen. „Unsere Biosensorplattform bietet eine vielversprechende Lösung zur Bewältigung dieser Herausforderung und fördert die Entwicklung verbesserter Point-of-Care-Diagnosetools.“
Der Goldstandard für COVID-Tests sind heute PCR-Tests. Dies ist der nächste Schritt gegenüber den Heimtests, die in Drogerien im ganzen Land erhältlich sind.
Sie erkennen das Virus selbst in geringen Konzentrationen in frühen Krankheitsstadien äußerst genau. Für den Betrieb sind jedoch große Labore, teure Geräte und geschultes medizinisches Personal erforderlich.
In den letzten Jahren haben mehrere andere Forschungsgruppen „Lab-on-a-Chip“-Testlösungen als mögliche Alternative zur PCR entwickelt. Viele davon waren jedoch nicht empfindlich genug, um das Virus in frühen Phasen oder bei geringer Konzentration in der Probe zu erkennen.
Die neue Testplattform meistert diese Herausforderung zusätzlich zu ihrer Fähigkeit, zwischen Krankheiten zu unterscheiden. Es verfügt über einen „Y“-förmigen, doppelschichtigen Mikrofluidik-Chip, der mehrere Proben gleichzeitig testen kann, einen 3D-gedruckten Halter und eine spezielle Verpackung.
Die Plattform ist lichtbasiert. Es verwendet Subwellenlängen-Gitter-Mikroringresonatoren, die aus einer Reihe von Säulen mit einer Periode kleiner als die Betriebswellenlänge bestehen und über einen großen Erfassungsbereich verfügen, was die Erkennung von Proben mit geringer Konzentration erleichtert.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Rezensionen zur Angewandten Physik.
Mehr Informationen:
Shupeng Ning et al, Ein Point-of-Care-Biosensor zur schnellen Erkennung und Differenzierung des COVID-19-Virus (SARS-CoV-2) und des Influenzavirus unter Verwendung eines Subwellenlängen-Gitter-Mikroringresonators, Rezensionen zur Angewandten Physik (2023). DOI: 10.1063/5.0146079