Overgangen til at arbejde hjemmefra har været mere eller mindre udfordrende for os alle.
Men når jobbet handler om forskning i biologiske anvendelser af nanoteknologi, bliver det straks en del mere kompliceret, end når det handler om at jonglere, at hele familien pludselig skal bruge internettet derhjemme på samme tid.
Så man skulle egentlig tro, at Vittorio Saggiomos forskningsarbejde ved Bionanotechnology group ved Wageningen University & Research ville standse helt, nu da han ikke længere kunne komme ind på sit laboratorium.
Vittorio Saggiomo er dog både kreativ og opfindsom, så han begyndte at spekulere på, om han ikke med fordel kunne bruge ganske almindelige ting i hjemmet i kampen mod COVID-19.
Eller lidt mere specifikt: Kunne han skabe en billig hjemmetest med høj diagnostisk sensitivitet?
Det viste sig, at det kunne han godt.
Hans team har nu slået ideen op på preprint-serveren ChemRxiv, så artiklen er endnu ikke læst kritisk af uafhængige forskere i en såkaldt peer review-proces.
To hovedtyper af COVID-19-test - PCR-testen er mest nøjagtig
I øjeblikket er der to hovedtyper af COVID-19-test:
- PCR-test
- Lateral flow test (også kaldet antigentest, hurtigtest, kviktest, red.)
PCR-testen, som bliver anset for at være guldstandard indenfor coronatestningen, kontrollerer for tilstedeværelsen af SARS-CoV-2-virussen, der forårsager COVID-19. Testen virker ved at detektere virussens genetiske materiale, kaldet RNA.
Men der er forsvindende små mængder viralt materiale på en podepind, så materialet skal konverteres til DNA og så mangfoldiggøres (amplificering), før virus kan detekteres.
Det gør man ved hjælp af PCR, polymerase chain reaction ('polymerasekædereaktion').
Metoden bygger på, at de hydrogenbindinger, der holder de to DNA-strenge sammen, brydes ved opvarmning til cirka 90 °C.
Ved hurtigt at sænke temperaturen til 40-60 °C er det muligt at påsætte korte, kunstigt frembragte DNA-fragmenter (såkaldte 'begyndelsesstykker') på de to strenge.
Det amplificerede materiale bliver derefter detekteret ved hjælp af såkaldte fluoroforer, der binder sig til de virale DNA-sekvenser.
PCR er en teknik med høj diagnostisk sensitivitet, men den har brug for specialiserede materialer og udstyr for at virke. Derfor bliver testene sendt til et laboratorium, og det tager en dag eller to, før vi har et resultat.
Hurtigtest er ideel til hjemmebrug, men mindre følsom
Den anden meget brugte test er en lateral flow test (LFT), som fungerer ved at detektere fragmenter af virale proteinskaller. Indlejret i strimlerne af LFT'en er antistoffer, der binder til virussen.
Disse antistoffer er mærket med små guldpartikler, der ser røde ud, så man kan se dem på testenheden.
De mærkede antistoffer akkumuleres på forskellige bånd på LFT'en, afhængigt af om virussen er til stede eller ej.
Denne metode er hurtig, billig og let at bruge, så den er ideel til hjemmebrug.
Desværre er testmetoden langt fra så følsom som PCR-testen, da den kun identificerer smittede personer med en høj virusmængde ('viral load') i kroppen.
Det betyder, at mange får et falsk negativt svar på disse test.
CoronaEspresso-tests
Ideelt set har vi brug for en hjemmetest, der er lige så let at bruge som en kviktest og lige så følsom som PCR-testen.
En metode kaldet loop-mediated isothermal amplification (Lamp) er en fremragende kandidat.
Metoden er baseret på et princip, det ligner PCR-testens meget. Den producerer flere kopier af det genetiske materiale fra podepinden, og den har en række vigtige fordele.
Den kan eksempelvis kombineres med en praktisk 'farveaflæsning'. Når Lamp-reaktionen opstår, forårsager den en stigning i syreindholdet i prøven.
Det betyder, at man kan tilføje et stof, der ændrer farve i forhold til pH-værdien i reaktionsblandingen, hvilket giver en visuel indikation af enten et positivt eller et negativt resultat.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Flere fordele
Endnu en fordel er, at Lamp-reaktionerne bliver udført ved en fast temperatur (cirka 65 ° C) i stedet for et konstant behov for en række forskellige temperaturer.
Lamp-metoden har dog stadig brug for en fintunet temperaturkontrol.
Temperaturkontrol - det være sig i en PCR-maskine, et Lamp-instrument eller en ganske almindelig ovn - opnås normalt med elektroniske termostater.
Det er dog upraktisk at skulle fremstille og fragte nye elektroniske enheder specielt designet til hjemmebrug af Lamp-tests (især midt i en pandemi).
Så det satte Vittorio Saggiomo sig for at finde en løsning på.
Det perfekte materiale: Kaffekapsler
Han stødte på stoffer kaldet faseændrende materialer, der absorberer energi (varme), når de smelter, og på denne måde opretholder en konstant temperatur.
Efter at han fandt en voks af et materiale, der smelter ved nøjagtig den nødvendige temperatur, begyndte Vittorio Saggiomo at konstruere en enhed, der kunne huse voksklumper og Lamp-reaktionsrør.
Det skulle efterfølgende indsættes i et andet materiale, der kunne opvarmes. Det perfekte materiale lå lige for øjnene af ham, da han lavede sin morgenkaffe: Nespresso-kaffekapsler.
Det sidste trin var bare at finde den rigtige måde at opvarme kapslerne på.
Efter at have forsøgt sig med:
- Opvaskemaskinen (det fungerede, men prøverne blev ved med at gå tabt)
- Mikrobølgeovnen (mislykkedes, fordi rørene blev overophedet, og lågene sprang af)
- Kopper fulde af varmt vand (ikke nok kontrol over temperaturen), endte Vittorio Saggiomo med en gryde kogende vand på et komfur.
Identificerede 3 tilfælde af COVID-19
Den resulterende 'CoronaEspresso'-enhed identificerede 3 tilfælde af COVID-19 korrekt, da metoden blev testet af andre medlemmer af teamet med podepinde fra 6 personer (de havde en anden farve end de negative tests).
Testen, inklusive kapslerne, det senefaseændrende voks og hætteglas, hvor det genetisk materiale skal indsættes, kan let produceres i massevis.
Derefter kan vi så pode det genetiske materiale og varme kapslerne for at få resultatet.
Enhederne er også billige (cirka € 0,20 - svarende til 1,49 danske kroner), nemme at lave, nemme at bruge og stort set genanvendelige.
Måske kan vi snart teste med CoronaEspresso i vores eget hjem. Lad os håbe, at vi ikke forveksler testkapslerne med de almindelige kaffekapsler.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
