Ученые выделили вирусы из слюны звуковыми волнами для медицинских целей
Акустический «пинцет», способный точно выделить вирус определенного размера из слюны пациента, изобрели специалисты Гарвардского университета и даремского Университета Дьюка, 9 сентября сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).
Разработка противовирусных терапевтических средств и вакцин требует тщательного изучения вирусов, вызывающих заболевания. Но в настоящее время выделять их из сложных биологических образцов, таких как слюна, очень сложно.
Исследователи из ACS Nano создали устройство типа «лаборатория на чипе», которое использует звуковые волны в качестве акустического пинцета для отделения вирусов от других соединений в жидкости. На демонстрационных роликах показано, как с помощью данного метода происходит быстрое и точное отделение вирусов от крупных и мелких частиц в образцах человеческой слюны.
Выделение, идентификация и генетическое секвенирование вируса дает ученым важную информацию о том, как он вызывает заболевание и как разрабатывать эффективные терапевтические средства против него. Однако современные методы отделения вирусов от других частиц в биологических образцах включают трудоемкие процедуры ультрацентрифугирования и последующего культивирования клеток.
Чтобы ускорить и упростить этот процесс, американские ученые обратились к акустофлюидике: технологии, которая использует звуковые волны для сортировки частиц в жидкости по размеру.
Они выбрали определенный тип двумерных плоскостных акустических волн, имеющий недифракционные и самовосстанавливающиеся свойства, который называется лучом Бесселя, потому что его можно настроить для сортировки определенных наноразмерных частиц, а множественные волны остаются плотно сфокусированными на больших расстояниях — как пара пинцетов.
Платформа технологии сортировки возбуждением луча Бесселя (BEST) разработана специалистами Инженерного отделения медицинского факультета Гарвардской медицинской школы при Гарвардском университете Люком П. Ли и Тони Джун Хуангом с Кафедры машиностроения и материалов Томаса Лорда в даремском Университете Дьюка с коллегами.
Их устройство состоит из прямоугольного чипа с входным отверстием для загрузки образца на одном конце и отдельными выходными отверстиями для вирусов и отходов сортировки на другом конце. Два акустических луча Бесселя направлены поперек чипа, перпендикулярно потоку образца. Подбором длины волн лучей система сортировала частицы разных размеров.
Крупные частицы диаметром более 150 нм задерживались на чипе. Мелкие частицы размером менее 50 нм выходили через отверстие для отходов. Вирусы средних размеров (от 50 до 150 нм) выходили через выпускное отверстие для вирусов.
Команда протестировала платформу BEST на образцах человеческой слюны, в которые помещались вирусы SARS-CoV-2. Жидкость, собранная с вирусного выхода чипа, содержала 90% вирусного генетического материала, тогда как жидкость из выхода для отходов вирусного генетического материала не содержала, что показало успешность работы платформы по выделению вируса.
Исследователи подтвердили результаты с помощью электронной микроскопии, которая обнаружила вирусы только в жидкости, взятой с вирусного выхода. Хотя BEST пока не умеет отделять частицы отходов от вирусов размером менее 50 нм, таких как парвовирусы, ученые исследуют возможность расширения диапазона технологии для использования ее при разработке новых терапевтических мишеней для лечения многочисленных вирусных заболеваний.
Результаты исследования нового инструмента авторы представили в статье «Акустофлюидное выделение вирусов с помощью технологии разделения возбуждением лучом Бесселя», опубликованной в журнале ACS Nano.
