וואנג ועמיתיו חקרו חיישנים שיכולים לזהות חיידקים ווירוסים באוויר. עוד בינואר
ברוב המעבדות לגילוי וירוסיםלזיהומים בדרכי הנשימה, נעשה שימוש בשיטה מולקולרית הנקראת תגובת שרשרת הפולימראז התמלול הפוכה, הידועה גם בשם RT-PCR. זוהי שיטה ידועה שיכולה לאתר אפילו כמות קטנה של הנגיף, אך היא די שגויה. לדוגמה, יש עדויות לכך ש -30% מהבדיקות הרוסיות אינן נכונות.
ג'ינג וואנג וצוותו פיתחו אלטרנטיבהשיטת בדיקה בצורה של חיישן ביו אופטי. החיישן משלב שני אפקטים שונים לגילוי וירוסים בטוח ואמין: אופטי ותרמי. הוא עשוי ממבני זהב זעירים, מה שנקרא ננו-זהב זהוב, ונמצא על מצע זכוכית. קולטני DNA שהושגו באופן מלאכותי המתכתבים עם רצפי RNA ספציפיים של SARS-CoV-2 מושתלים על גבי ננו-איזורים. לפיכך, קולטנים בחיישן הם רצפים משלימים של רצפי RNA וירוסים ייחודיים שיכולים לזהות באופן מהימן את הנגיף.
טכנולוגיה בה משתמשים החוקריםגילוי, המכונה LSPR, הוא קיצור לתהודה פלסמונית מקומית, תופעה אופטית המתרחשת במבני ננו-מתכת. כאשר הם נרגשים הם מודלים את האור המקרי בטווח אורך גל מסוים ויוצרים פלזמון שדה קרוב סביב הננו-מבנה. כאשר מולקולות נקשרות בפני השטח, משתנה אינדקס השבירה המקומי בפלסמון הנרגש ליד שדה. ניתן להשתמש בחיישן אופטי הממוקם בחלקו האחורי של החיישן למדידת שינוי זה ולקביעת אם הדגימה מכילה את גדילי ה- RNA המדובר.
נכון, חשוב שרק הרשתות הללו יתפסוRNA התואמים בדיוק את קולטן ה- DNA בחיישן. כאן נכנסת לתמונה האפקט השני: האפקט הפוטותרמי של פלסמון. אם אותו מבנה ננו על החיישן נרגש על ידי לייזר באורך גל מסוים, הוא מייצר חום מקומי.
ואיך זה עוזר לאמינות? הגנום של הנגיף מורכב רק מכבל RNA אחד. אם שרשרת זו מוצאת את האנלוגי הנוסף שלה, והם מתחברים יחד ליצירת שרשרת כפולה, אז מתרחש תהליך הנקרא הכלאה. אנלוגי הוא כאשר גדיל כפול מתפצל לחוטים נפרדים, תהליך כזה נקרא התכה או denaturation. זה מתרחש בנקודת התכה ספציפית. עם זאת, אם טמפרטורת הסביבה נמוכה בהרבה מנקודת ההתכה, ניתן לחבר גם חוטים שאינם משלימים זה את זה. זה יכול להוביל לתוצאות בדיקות שגויות. אם טמפרטורת הסביבה נמוכה מעט מטמפרטורת ההתכה, ניתן לחבר רק חוטים נוספים. וזו רק תוצאה של עלייה בטמפרטורת הסביבה הנגרמת כתוצאה מהאפקט הפוטותרמי של פלסמון.
"בדיקות הראו שהחיישן יכול בבירורלהבחין בין רצפי RNA דומים מאוד של שני וירוסים. והתוצאות מוכנות תוך דקות. נכון, זה עדיין דורש פיתוח. אבל ברגע שהחיישן מוכן, ניתן ליישם את העיקרון הזה על וירוסים אחרים ולעזור לזהות ולעצור מגיפות בשלב מוקדם".
ג'ינג וואנג, ממציא
כדי להדגים עד כמה אמין החדשהחיישן מגלה את נגיף ה- COVID-19 הנוכחי, החוקרים בדקו אותו עם נגיף קרוב מאוד: SARS-CoV. זהו וירוס שפרץ בשנת 2003 וגרם למגיפה של SARS. שני נגיפים - SARS-CoV ו- SARS-CoV2 - נבדלים זה מזה מעט ב- RNA שלהם. והצ'ק הצליח.