Ilmuwan UT-Dallas sedang mengembangkan teknologi yang menggunakan partikel emas untuk menyaring virus

Para peneliti di Universitas Texas di Dallas telah mengembangkan tes virus cepat menggunakan partikel emas dan laser yang menjanjikan hasil seakurat tes laboratorium dalam waktu singkat.

Teknologi tersebut, yang disebut deteksi gelembung nano plasmonik digital – atau disingkat Diamond – 150 kali lebih akurat dibandingkan tes cepat standar, menurut sebuah penelitian. studi yang dipublikasikan di Nature Communications bulan lalu. Akurasinya sebanding dengan tes reaksi berantai polimerase (PCR), yang memerlukan waktu berjam-jam untuk dilakukan.

Tim ilmuwan UTD yang menulis penelitian tersebut, dipimpin oleh profesor teknik mesin Dr. Zhenpeng Qin, menguji Diamond terhadap virus pernapasan syncytial, meskipun para peneliti mengatakan teknologi tersebut dapat digunakan untuk mendeteksi virus terkemuka lainnya, seperti COVID-19 dan influenza.

“Untuk tes (PCR) COVID, kami mendatangi apotek dan memberikan sampelnya. Pengujian sampel biasanya memakan waktu dua hingga empat jam sebelum kami mendapatkan hasilnya,” kata Haihang Ye, peneliti UTD di bidang teknik mesin. “Teknologi kami dapat mengurangi waktu pengujian sampel menjadi 30 menit, namun sensitivitasnya bisa sama baiknya dengan pengujian molekuler.”

Tes virus yang lebih cepat, lebih murah, dan efektif sangat diminati seiring transisi Amerika menuju kondisi normal baru dalam pandemi virus corona. Meskipun jumlah kasusnya mendekati titik terendah di Texas Utara, varian BA.2 yang sangat menular masih bersifat lokal dan menyebar ke seluruh negeri.

Biaya tes COVID-19 sangat bervariasi tergantung lokasi dan jenis tes. Sebuah studi tentang rumah sakit terbesar di setiap negara bagian yang disurvei oleh Peterson Center of Healthcare dan Kaiser Family Foundation Health System Tracker, harga tes virus corona berkisar antara $20 hingga lebih dari $1,400. Hanya 3% rumah sakit yang disurvei mencantumkan harga tes di bawah $50.

Tes berlian, yang menurut Ye dapat diproduksi dengan biaya sekitar $15, mencampur sampel pasien dari usap hidung dengan nanopartikel emas yang melekat pada antibodi terhadap virus yang sedang diuji. Antibodi tersebut, diberi label oleh nanopartikel emas, kemudian berikatan dengan protein pada permukaan virus jika virus tersebut ada dalam sampel.

Peneliti kemudian menyuntikkan sampel yang dicampur dengan antibodi berlabel ke dalam tabung sempit yang dipasang pada kaca objek. Saat cairan bergerak melalui tabung, cairan tersebut terkena sinar dua laser, salah satunya mengaktifkan nanopartikel emas, menyebabkannya mengembang.

Jika pemuaian cukup kuat, nanopartikel akan merebus air di sekitarnya dan menciptakan gelembung uap. Gelembung nano yang besar berarti virus tersebut ada dalam sampel.

“Jika tidak ada virus, hanya akan ada sinyal gelembung nano kecil dari partikel sehingga kita dapat membedakan status sampel,” kata Yaning Liu, mahasiswa doktoral UTD di bidang teknik mesin dan salah satu penulis studi Diamond.

Diamond adalah produk penelitian bertahun-tahun dan dana hibah jutaan dolar, termasuk hibah $2,5 juta dari Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular dan hibah $293.000 dari program penelitian medis yang diarahkan oleh Kongres di Departemen Pertahanan.

Untuk menguji berbagai virus menggunakan teknologi ini, peneliti hanya perlu mengubah antibodi terkait, kata Ye. Meskipun Diamond mempunyai potensi untuk memperluas pilihan pengujian untuk sejumlah virus, hal ini mengharuskan para peneliti untuk mengetahui apa yang mereka uji.

“Salah satu tantangan dengan tes saat ini adalah penyedia layanan harus memiliki gambaran tentang apa yang mereka cari,” kata Elitza Theel, profesor kedokteran laboratorium dan patologi di Mayo Clinic di Rochester, Minn.

Pendekatan yang kurang bertarget dengan menggunakan teknologi yang disebut pengurutan generasi berikutnya metagenomik memungkinkan para ilmuwan mengurutkan semua materi genetik dalam sampel untuk mengidentifikasi patogen menular mana yang ada. Teknologi ini sudah digunakan, namun prosesnya mahal dan membutuhkan waktu berhari-hari untuk membuahkan hasil, kata Theel.

“Ini tidak terlalu membantu dalam keadaan akut,” katanya.

Meskipun Diamond harus disetujui oleh Food and Drug Administration sebelum dapat digunakan di depan umum, para ilmuwan di balik teknologi tersebut telah meluncurkan sebuah perusahaan bernama Laboratorium Avsana berharap untuk mengkomersialkannya. Qin menjabat sebagai presiden perusahaan, yang didirikan oleh Pusat Pengembangan Usaha UTD.

Baru minggu lalu, tes COVID-19 perusahaan Texas Utara lainnya disetujui oleh FDA. InspectIR Systems yang berbasis di Frisco telah menemukan alat penghisap napas (breathalyzer), tes virus corona pertama yang mendapatkan persetujuan federal, dan dapat memberikan hasil dalam waktu kurang dari tiga menit.