Електронні компоненти і системи 
Стаття підготовлена за матеріалами зарубіжних публікацій.
В. Романов
Нещодавні події, пов’язані із загрозою глобальної пандемії COVID-19, визначили нагальну потребу в ефективних методах масового скринінгу для стримування поширення мікробних патогенів. Сучасна медична практика діагностики ознак інфекційних захворювань не може у реальному часі виявити без- симптомні чи передсимптомні інфекції, а також не завжди може відрізнити смертельний коронавірус від менш небезпечних для життя респіраторних захворювань. Крім того, багато діагностичних методів тестування можуть бути неточними або надто повільними для отримання швидкого діагнозу.
Інноваційна біотехнологічна компанія Pinpoint Science запропонувала нове рішення цієї проблеми, що використовує портативну наносенсорну технологію діагностики для точного визначення патогенів менш ніж за одну хвилину. Застосування нової технології компанії Pinpoint Science з оригінальними наносенсорами спрямоване на діагностику інфекційних захворювань людини, на спостереження за патогенами в сільському господарстві, тваринництві, ветеринарії та дикій природі, а також на виявлення мікробного забруднення в харчовій промисловості. Технологія забезпечує виявлення патогенів менш ніж за одну хвилину, використовуючи недорогий, простий портативний зчитувач і одноразові картриджі з наносенсорами, без необхідності лабораторних досліджень, ампліфікації чи підготовки зразків. На сьогодні задача компанії полягає у просуванні на ринок точної діагностичної платформи на базі наносенсорної технології, яка дозволить рятувати життя, а також у розробці ефективного методу масового скринінгу на наявність різноманітних мікробних патогенів у живих організмах.
Мікробні збудники, включаючи віруси та бактерії, є причиною мільйонів смертей на рік. Протягом останнього століття боротьба з інфекційними захворюваннями досягла численних успіхів, включаючи викорінення натуральної віспи та майже ліквідацію кору, епідемічного паротиту та правця. Але вірусні епідемії та пандемії все ще трапляються, впливаючи на життя та економіку населення земної кулі (рис. 1).
Рис. 1. Життя в умовах пандемії
Сучасні методи виявлення інфекційних захворювань займають від 15 хвилин до 4 годин — це надто повільно, щоб контролювати поширення або стримувати пандемію, яка швидко розвивається. Крім того, сучасні тести часто є не дуже точними і дорогими та вимагають лабораторного часу, навченого персоналу і складної підготовки зразків (рис. 2, 3).
Рис. 2. Технологія сучасної діагностики, яка триває від 15 хвилин до 4 годин
Рис. 3. Приклад сучасного тестування, яке є неефективним для масового скринінгу
Масові перевірки симптомів сьогодні, як правило, спрямовані на спостереженні температури та кашлю, та не дають можливості виявити випадки без симптомів, або розрізнити види респіраторних захворювань. Для скринінгової перевірки, наприклад, населення США потрібні інші типи тестування. Потрібні тести, які швидко і точно виявляють антигени.
Стартап компанії Pinpoint Science (США) у галузі охорони здоров’я запропонував ефективне рішення для масового тестування та діагностики в пунктах догляду, який включає простий у використанні портативний зчитувач із вбудованим картриджем з наносенсором, рис. 4. Пристрій може швидко виявляти біомаркери, такі як антитіла та антигени, і швидко ідентифікувати специфічні мікробні патогени, відповідальні за захворювання. Він здатний отримувати точні результати в польових умовах, не потребуючи для цього лабораторії, медичного персоналу та підготовки зразків.
Масові перевірки симптомів сьогодні, як правило, спрямовані на спостереженні температури та кашлю, та не дають можливості виявити випадки без симптомів, або розрізнити види респіраторних захворювань. Для скринінгової перевірки, наприклад, населення США потрібні інші типи тестування. Потрібні тести, які швидко і точно виявляють антигени.
Стартап компанії Pinpoint Science (США) у галузі охорони здоров’я запропонував ефективне рішення для масового тестування та діагностики в пунктах догляду, який включає простий у використанні портативний зчитувач із вбудованим картриджем з наносенсором (рис. 4). Пристрій може швидко виявляти біомаркери, такі як антитіла та антигени, і швидко ідентифікувати специфічні мікробні патогени, відповідальні за захворювання. Він здатний отримувати точні результати в польових умовах, не потребуючи для цього лабораторії, медичного персоналу та підготовки зразків.
Рис. 4. Картридж з вбудованим наносенсором
Технологія, що лежить в основі нової наносен- сорної діагностики, розроблена головним науковим співробітником компанії Pinpoint Science Надером Пурмандом, професором біомолекулярної інженерії Каліфорнійського університету в Санта-Крузі.
«Ми почали працювати над наносенсорною технологією за кілька років до появи COVID-19, і націлювалися на грип у людей і вірус катаральної хвороби у тварин за допомогою тесту на основі наносенсорів, та діагностики з використанням антитіл або синтетичних молекул для виявлення та вимірювання специфічних білків для ідентифікації інфекції. Ми віримо, що наша платформа збереже свою цінність для людства навіть після пандемії COVID-19», — відмітила Ліза Даймонд, генеральний директор компанії Pinpoint Science.
Зараз компанія Pinpoint Science співпрацює з компанією ADI у створенні серійних зчитувачів на базі контролеру ADuCM355. Нова наносенсорна технологія працює у покроковому режимі: на першому кроці картридж з наносенсором вставляється у зчитувач (рис. 5), на другому кроці у картридж з наносенсором вставляється тестовий тампон з біома- теріалом (зразком крові, слини чи носових виділень), як показано на рис. 6, на третьому кроці протягом хвилини з’являється індикація результатів тестування, рис. 7. Якщо лівий індикатор стане синім, тест позитивний, якщо правий індикатор стане білим, тест негативний. Результати тестування можуть також відображатися на планшеті.
Рис. 5. Крок 1: картридж з наносенсором вставляється у зчитувач
Рис. 6. Крок 2: у картридж з наносенсором вставляється тестовий тампон з біоматеріалом пацієнта
Рис. 7. Крок 3: індикація результатів тестування через хвилину після вставлення у картридж тампону з біоматеріалом пацієнта
Наносенсори картриджа призначені для визначення специфічних маркерів інфекційних захворювань, якими є вірусні і бактеріальні білки та антитіла пацієнта. Результати тестування відображаються на зчитувачі чи планшеті менш ніж за одну хвилину.
ВИСНОВКИ
Нова біосенсорна технологія компанії Pinpoint Science робить можливим швидке тестування населення з високою точністю і спрямована для таких застосувань, як діагностика на вірусну чи бактеріальну інфекцію у польових умовах, вдома чи у лікарні, масовий скринінг на пандемію, оцінку стану здоров’я тварин та визначення безпеки харчових продуктів.
