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Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um einzelne Viruspartikel anhand von Änderungen des elektrischen Stroms zu identifizieren, wenn sie durch ultrakleine Poren gelangen. Ein Fortschritt, von dem sie behaupten, dass er zu neuen COVID-19-Schnelltests führen könnte. Lesen Sie auch – Delhi Gesundheitspersonal leidet nach dem COVID-19-Impfstoff unter einer leichten Reaktion: Was Sie erwarten sollten
Die in der Fachzeitschrift ACS Sensors veröffentlichte Studie demonstrierte ein neues System zur Identifizierung einzelner Viruspartikel mithilfe eines Algorithmus, der darauf trainiert ist, Änderungen des Stroms zu erfassen, der durch Silizium-Nanoporen fließt. Lesen Sie auch – Schneller Bluttest sagt COVID-19-Patienten mit hohem Risiko für schwere Erkrankungen voraus: Studie
Laut Wissenschaftlern, einschließlich derer der Universität Osaka in Japan, könnte die Arbeit zu schnellen und genauen Screening-Tests auf Krankheiten wie COVID-19 und Influenza führen. Lesen Sie auch – “Ansteckender” britischer Stamm könnte bis März 2021 zur dominanten COVID-19-Variante werden, warnt CDC
Bei der neuen Methode sagten die Wissenschaftler, dass einer nur 50 Nanometer (nm) dicken Schicht der Verbindung Siliziumnitrid winzige Nanoporen hinzugefügt wurden.
Die Schicht sei auf einem Siliziumwafer suspendiert, sagten sie und fügten hinzu, dass Ionen in einem als Elektrophorese bezeichneten Prozess durch die Nanoporen wandern, wenn eine Spannungsdifferenz an die Lösung auf beiden Seiten des Wafers angelegt wird.
Laut der Studie kann die Bewegung der Ionen durch den von ihnen erzeugten Strom überwacht werden. Wenn ein Viruspartikel in eine Nanopore eintritt, blockiert es den Durchgang einiger Ionen, was zu einem vorübergehenden Abfall des Stroms führt.
Jeder Einbruch spiegelt die physikalischen Eigenschaften des Partikels wie Volumen, Oberflächenladung und Form wider, sagten die Wissenschaftler und fügten hinzu, dass dieses Maß verwendet werden kann, um die Art des Virus zu identifizieren.
Unter Verwendung künstlicher Intelligenz (KI) entwickelte das Forscherteam einen Klassifizierungsalgorithmus, der mit Signalen bekannter Viren trainiert wurde, um die Identität neuer Proben zu bestimmen.
Die Wissenschaftler sagten, der Computer könne die Unterschiede in den Wellenformen des elektrischen Stroms unterscheiden, die mit menschlichen Augen nicht identifiziert werden können, was eine hochgenaue Virusklassifizierung ermöglicht.
Zusätzlich zum Coronavirus wurde das System mit Krankheitserregern wie Adenovirus, Influenza A und Influenza B getestet.
“Durch die Kombination von Einzelpartikel-Nanoporen-Sensing mit KI konnten wir eine hochgenaue Identifizierung mehrerer Virusspezies erreichen”, erklärte der leitende Autor der Studie, Makusu Tsutsui von der Universität Osaka.
Die Forscher glauben, dass Coronaviren für diese Technik besonders gut geeignet sind, da ihre stacheligen äußeren Proteine sogar die getrennte Klassifizierung verschiedener Stämme ermöglichen können.
“Diese Arbeit wird bei der Entwicklung eines Virentestkits helfen, das herkömmliche Methoden zur Virusinspektion übertrifft”, sagte Tomoji Kawai, ein weiterer Mitautor der Studie.
Im Vergleich zu anderen Schnelltests wie PCR oder Antikörper-basierten Screenings sagten die Forscher, dass die neue Methode viel schneller ist und keine teuren Reagenzien erfordert.
Sie glauben, dass die neue Technik zu verbesserten diagnostischen Tests für neu auftretende Viren führen kann, die Infektionskrankheiten wie COVID-19 verursachen.
(Mit Eingaben von Agenturen)
Veröffentlicht: 28. November 2020, 16:39 Uhr