Исследователи из Пермского Политеха разработали проект устройства для экспресс-анализа инфицирования коронавирусами. Прибор, который можно будет использовать в домашних условиях, за 5 минут сможет определить наличие антигенов коронавирусов человека и животных. По словам ученых, аппарат позволит ускорить выявление зараженных COVID-19 людей и снизить нагрузку на медицинских работников. У разработки пока нет аналогов в России и в мире.
В исследовании также приняли участие разработчики из ПГАТУ и Пермского института ФСИН России. Результаты работы научная группа опубликовала в журнале International Journal of biology and biomedical engineering.
– Вирусы быстро адаптируются к условиям внешней среды, поэтому появляются их новые, более вирулентные штаммы. В условиях пандемии важно ускорить процесс выявления инфицированных людей, чтобы сократить распространение инфекции. Мы предложили автоматизировать этот процесс, чтобы человек оперативно узнавал об опасности и мог самоизолироваться, – рассказывает профессор кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» Пермского Политеха, доктор технических наук, доцент Сергей Костарев.
Ученые предложили проект устройства, которое сможет выявлять антигены к 12 типам коронавирусов, в том числе SARS-CoV-2, тяжелому острому респираторному синдрому SARS–CoV и ближневосточному респираторному синдрому MERS–CoV. Кроме того, прибор позволит определить заражение коронавирусами не только человека, но и животных. По словам исследователей, ранняя диагностика позволит сократить затраты на проведение ветеринарно-санитарных и лечебных мероприятий в сельском хозяйстве.
Проект анализатора ученые Пермского Политеха разработали на основе методики экспресс-анализа с использованием твердофазной иммунохроматографической среды. Они создали технологическую карту работы оборудования, функциональную схему и логические уравнения, с помощью которых прибор можно реализовать на базе промышленного контроллера Omron. Исследователи провели имитационное моделирование в программе CX-One Software, а сенсорный монитор для экспресс-анализа разработали с помощью модуля CX-Designer.
Прибор предполагает шесть модулей. На первом пользователь отправляет биоматериал для исследования в контейнер: это может быть любая биомасса человека или животного, например, слюна, кровь или моча. На следующем модуле человек выбирает вид коронавируса с помощью барабана – механизма с диагностическим материалом. На третьем уровне специальный щуп забирает биомассу для анализа. Щуп представляет собой нитроцеллюлозную мембрану, которая содержит моноклональные антитела коронавируса. Далее необходимо подождать 5 минут. В течение этого времени образуется комплекс «антиген-антитело», который перемещается вдоль тестовой мембраны. Затем модуль диагностики предоставляет результат тестирования. На последнем этапе происходит автоматическая дезинфекция конвейера.
По словам ученых, аппарат можно будет использовать многократно, необходимо лишь заменять щупы. Исследователи провели симуляцию работы системы в программной среде. Результаты показали, что тест-системы и индикация сигналов работают верно. На данный момент проект ожидает финансирования для выпуска прототипа.
