Washington Univ. Team entwickelt Luftmonitor, der Covid erkennt

Ein neues Gerät, das von Forschern der Washington University entwickelt wurde, verspricht, festzustellen, ob … [+] sich das SARS-CoV-2-Virus in einem Raum oder einem anderen öffentlichen Raum befindet.

Ein Forscherteam der Washington University in St. Louis hat einen Echtzeit-Luftmonitor entwickelt, der alle in einem Raum vorhandenen SARS-CoV-2-Virusvarianten in etwa 5 Minuten erkennen kann.

Das Proof-of-Concept-Gerät wurde von Forschern der McKelvey School of Engineering und der School of Medicine der Washington University entwickelt. Zum Team gehörenRajan Chakrabarty, der Harold D. Jolley Career Development Associate Professor für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen bei McKelvey Engineering;Joseph Puthussery, ein Postdoktorand in Chakrabartys Labor;John Cirrito , Professor für Neurologie an der School of Medicine; UndCarla Yuede, außerordentlicher Professor für Psychiatrie an der School of Medicine.

Die Ergebnisse sind in einer Veröffentlichung vom 10. Juli in Nature Communications enthalten, die Einzelheiten zur Funktionsweise der Technologie enthält.

Das Gerät verspricht einen Durchbruch und könnte – sobald es kommerziell erhältlich ist – in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen, Schulen, Gemeindewohnräumen und anderen öffentlichen Orten eingesetzt werden, um nicht nur den Nachweis des SARS-CoV-2-Virus, sondern auch anderer Atemwegserkrankungen zu erleichtern Virusaerosol wie Influenza und Respiratory Syncytial Virus (RSV).

„Im Moment gibt es nichts, was uns sagt, wie sicher ein Raum ist“, sagte Cirrito in der Pressemitteilung der Universität. „Wenn man mit 100 Leuten in einem Raum ist, möchte man nicht fünf Tage später herausfinden, ob man krank sein könnte oder nicht. Die Idee mit diesem Gerät ist, dass man im Wesentlichen in Echtzeit oder alle 5 Minuten erkennen kann, ob ein lebender Virus in der Luft ist.“

Das Team kombinierte Fachwissen in der Biosensorik mit Know-how bei der Entwicklung von Instrumenten zur Messung der Toxizität von Luft. Das resultierende Gerät ist ein Luftkeimsammler, der auf der sogenannten „Nasszyklon-Technologie“ basiert. Luft wird mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Probenehmer gesaugt und dann zentrifugal mit einer Flüssigkeit vermischt, die einen Nanokörper enthält, der das Spike-Protein des SARS-CoV-2-Virus erkennt. Diese Flüssigkeit, die die Wände des Probenehmers auskleidet, erzeugt einen Oberflächenwirbel, der die Virusaerosole einfängt. Der Nasszyklon-Probenehmer verfügt über eine Pumpe, die die Flüssigkeit sammelt und zum Biosensor sendet, wo das Virus mithilfe der Elektrochemie nachgewiesen wird.

Der Erfolg des Instruments hängt mit der extrem hohen Geschwindigkeit zusammen, die es erzeugt – der Monitor hat eine Durchflussrate von etwa 1.000 Litern pro Minute – und ermöglicht so die Probenahme eines viel größeren Luftvolumens über einen Sammelzeitraum von 5 Minuten, als es damit möglich wäre derzeit erhältlichen kommerziellen Sampler. Außerdem ist es kompakt – etwa 30 cm breit und 25 cm hoch – und leuchtet auf, wenn ein Virus entdeckt wird, und weist Benutzer darauf hin, den Luftstrom oder die Zirkulation im Raum zu erhöhen.

Um den Monitor zu testen, platzierte das Team ihn in den Wohnungen zweier Covid-positiver Patienten. Die Echtzeit-Luftproben aus den Schlafzimmern wurden dann mit Luftproben verglichen, die in einem virenfreien Kontrollraum gesammelt wurden. Das Gerät erkannte die RNA des Virus in den Luftproben aus den Schlafzimmern, konnte jedoch keine in den Kontrollluftproben nachweisen.

In Laborexperimenten, bei denen SARS-CoV-2 in einer raumgroßen Kammer zerstäubt wurde, konnten der Nasszyklon und der Biosensor der Studie zufolge bereits nach wenigen Minuten der Probenahme unterschiedliche Konzentrationen luftübertragener Viren erkennen.

„Wir beginnen mit SARS-CoV-2, aber es gibt Pläne, auch Influenza, RSV, Rhinovirus und andere Top-Krankheitserreger zu messen, die routinemäßig Menschen infizieren“, sagte Cirrito. „In einer Krankenhausumgebung könnte der Monitor zur Messung von Staphylokokken oder Streptokokken eingesetzt werden, die für Patienten alle möglichen Komplikationen verursachen. Das könnte wirklich große Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen haben.“

Das Team der Washington University arbeitet derzeit an der Kommerzialisierung des Luftqualitätsmonitors.