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Apr 23, 2024

「ミニサイクロン」は空気中のコロナウイルスの検出に役立つ

科学者たちは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の原因となるウイルスをわずか数分で検出できる空気サンプリング装置を開発した。 この 3D イラストは、そのデバイスの最終設計案を示しています。 ジョセフ

科学者たちは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の原因となるウイルスをわずか数分で検出できる空気サンプリング装置を開発した。 この 3D イラストは、そのデバイスの最終設計案を示しています。

Joseph Puthussery/ワシントン大学セントルイスで

ティナ・ヘスマン・セイ著

2023 年 8 月 9 日午前 6 時 30 分

部屋に入ったときに、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の原因となるウイルスがそこら中に漂っているのではないかと疑問に思ったことがあるのは、あなただけではありません。 今、その質問に答えることができるデバイスがあります。 研究者らは、コロナウイルスを迅速に検出できる空気吸引機を開発した。

機械はトースターより少し大きいくらいです。 わずか 5 分で、空気 1 立方メートル (35 立方フィート) あたりわずか 7 ～ 35 個の SARS-CoV-2 ウイルス粒子を検出できます。 ラジャン・チャクラバーティ氏によると、これはPCRに依存する鼻腔スワブ検査とほぼ同じ感度だという。 彼はミズーリ州セントルイスにあるワシントン大学のエアロゾル科学者です。

彼のチームは、7 月 10 日の Nature Communications 誌でその革新性について説明しました。

チームが直面した課題の 1 つは、コロナウイルス粒子を濃縮するのに十分な空気を集めることでした。 他社が開発した以前のシステムは、1 分あたり 2 ～ 8 リットル (クォート) の空気を吸い込みました。 このサンプラーは毎分 1,000 リットルを吸い込みます。

チャクラバーティ氏によれば、ウイルスを捕捉するために、彼のチームは「サンプラーの中に人工サイクロン」を作成したという。 中に入ると、空気は速いペースの渦巻きの中で液体と混合されます。 このサイクロン動作により、スラリーが検出器の壁に投げつけられます。 あらゆるウイルスがそこに集中するようになります。

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デバイスに取り付けられた HEPA フィルターは、液体に捕捉されなかった浮遊ウイルスを除去します。 収集から 5 分後、システムはウイルスを豊富に含む液体をバイオセンサーにポンプで送ります。

このセンサーには、ラマとその親戚によって作られた特殊な免疫系タンパク質に取り付けられた電極が付いています。 ナノボディとして知られ、ヒトの抗体と同様に感染症と闘います。 しかし、このタンパク質は小さく、やや硬いです。

ナノボディは、通過するコロナウイルスのスパイクタンパク質を捕らえます。 電気は電極からナノボディとスパイクタンパク質を通って流れます。 これにより、スパイクタンパク質の構成要素である特定のアミノ酸が電子を失います。 それらの損失により電圧が変化します。 そしてそれは、SARS-CoV-2が存在することを示しています。

ワシントン大学のチームは、2人のボランティアのアパートにそのデバイスを設置した。 それぞれに新型コロナウイルス感染症が確認された。 これにより、チームは、ツールが実際の状況でウイルスをどの程度検出できるかをテストできるようになります。

そして、「患者から排出された微量のウイルス」も検出したとチャクラバーティ氏は言う。 誰もいない換気の良い会議室にこのデバイスを置いたところ、ウイルスは検出されませんでした。

「彼らはそれが機能することを証明しました」とリンジー・マーは言います。 彼女はブラックスバーグにあるバージニア工科大学のエアロゾル科学者です。 この新しいシステムは「空気中で懸念されるような低レベルのウイルスを検出できる」と彼女は言う。 細菌がどのように拡散するかを研究する一環として、マー氏のチームはウイルス検出器の開発も行っている。

いくつかの課題が残っています。 まず、新しいデバイスの騒音は掃除機か電話の呼び出し音と同じくらいです。 人々は短期的にはそれが許容できると考えるかもしれません。 しかしマー氏によれば、教室やオフィスをノンストップで走り続けるには騒音が大きすぎるという。

システムにもコストがかかります。 チャクラバーティ氏によれば、研究室でこれを構築するのにかかる費用はおよそ 1,400 ドルから 1,900 ドルかかるという。

商用版は家庭で使用するには価格が高すぎるかもしれない、とマー氏は言う。 しかし、病院、空港、その他の公共エリアはそれらの恩恵を受ける可能性があると彼女は考えています。 建物の暖房、冷房、換気を行うシステムの空気供給にデバイスをリンクできる可能性があります。 これらのシステムは、ウイルスが検出されたときに空気の流れと濾過を強化する可能性があります。

一方、チャクラバーティ氏はすでにチームのデバイスの次のステップについて考えています。 同氏は、ラマのナノボディを追加して、インフルエンザの原因となるウイルスなど、他の浮遊ウイルスも検出できるようにしたいと考えている。