Cet appareil peut détecter le COVID-19 dans l’air en cinq minutes
Imaginez si, après avoir passé seulement cinq minutes dans une pièce, vous pouviez déterminer s’il y avait ou non des virus vivants dérivant dans l’air.
Les chercheurs disent qu’ils ont créé un appareil qui peut faire exactement cela – détecter le COVID-19 dans l’air en quelques minutes – et il pourrait être capable de détecter d’autres virus respiratoires tels que la grippe et le VRS à l’avenir.
« Il n’y a rien pour le moment qui nous indique à quel point une pièce est sûre », a déclaré John Cirrito, professeur de neurologie à la faculté de médecine de l’Université de Washington et l’un des chercheurs qui ont créé l’appareil, dans un communiqué de presse. « Si vous êtes dans une pièce avec 100 personnes, vous ne voulez pas savoir cinq jours plus tard si vous pourriez être malade ou non. L’idée avec cet appareil est que vous pouvez savoir essentiellement en temps réel, ou toutes les cinq minutes, s’il y a un virus vivant dans l’air.
S’il fait tout ce pour quoi il est conçu, il pourrait changer la donne pour la gestion à long terme du COVID-19, selon les chercheurs.
Il serait en mesure d’informer le public si un rassemblement intérieur bondé était exempt de risque viral, ou de permettre aux professionnels de la santé en milieu hospitalier d’identifier rapidement si des virus menaçaient la sécurité de leurs patients.
L’appareil, qui, selon les chercheurs, est peu coûteux à fabriquer, a à peu près la taille d’un ballon de football et s’allume lorsqu’un virus est détecté, alertant rapidement les personnes présentes dans la pièce.
Il a été créé par une équipe composée de chercheurs médicaux et d’ingénieurs de l’Université de Washington.
La première version de preuve de concept de l’appareil a été décrite dans un article publié lundi dans la revue à comité de lecture Nature Communications.
« Nous commençons avec le SRAS-CoV-2, mais il est prévu de mesurer également la grippe, le VRS, le rhinovirus et d’autres agents pathogènes de premier plan qui infectent régulièrement les gens », a déclaré Cirrito. « En milieu hospitalier, le moniteur pourrait être utilisé pour mesurer les staphylocoques ou les streptocoques, qui entraînent toutes sortes de complications pour les patients. Cela pourrait vraiment avoir un impact majeur sur la santé des gens.
Le biocapteur qui constitue un élément clé de la conception provient de travaux antérieurs effectués par Cirrito et Carla Yuede, professeur agrégé de psychiatrie à l’École de médecine.
Ils avaient développé un biocapteur à micro-immunoélectrode (MIE) pour capter un biomarqueur de la maladie d’Alzheimer, la bêta-amyloïde. Lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé, ils ont commencé à se demander si la conception pouvait être réutilisée pour détecter le SRAS-CoV-2, et c’est ainsi que ce nouveau projet est né.
Les chercheurs ont dû remplacer l’anticorps qui reconnaît la bêta-amyloïde par quelque chose qui pourrait reconnaître le COVID-19 à la place. Un nanocorps, qui est un petit fragment d’anticorps, a été développé par David Brody, un ancien membre du corps professoral du Département de neurologie de l’École de médecine, dans son laboratoire des National Institutes of Health.
« L’approche électrochimique à base de nanocorps est plus rapide pour détecter le virus car elle n’a pas besoin de réactif ni de nombreuses étapes de traitement », a déclaré Yuede. « Le SRAS-CoV-2 se lie aux nanocorps à la surface, et nous pouvons induire l’oxydation des tyrosines à la surface du virus en utilisant une technique appelée voltamétrie à onde carrée pour obtenir une mesure de la quantité de virus dans l’échantillon. »
Les tyrosines sont l’un des acides aminés que les cellules utilisent pour synthétiser les protéines.
Une fois le biocapteur recalibré pour détecter le COVID-19, les chercheurs l’ont associé à un échantillonneur d’air spécifique qui fonctionne en aspirant rapidement de l’air et en le mélangeant avec du liquide à l’intérieur de l’échantillonneur afin de piéger les aérosols viraux.
Ce liquide est ensuite vérifié par le biosampler pour voir s’il y a des particules virales présentes.
Ce type de surveillance de l’air de type «cyclone humide» permet aux chercheurs de rechercher la moindre trace de virus, selon les chercheurs.
« Le défi avec les détecteurs d’aérosols aéroportés est que le niveau de virus dans l’air intérieur est tellement dilué qu’il pousse même vers la limite de détection de la réaction en chaîne par polymérase (PCR) et c’est comme trouver une aiguille dans une botte de foin », Rajan Chakrabarty, un professeur agrégé de génie énergétique, environnemental et chimique à McKelvey Engineering à l’Université de Washington et auteur de l’étude, a déclaré dans le communiqué.
« La récupération élevée du virus par le cyclone humide peut être attribuée à son débit extrêmement élevé, qui lui permet d’échantillonner un plus grand volume d’air sur une collecte d’échantillons de 5 minutes par rapport aux échantillonneurs disponibles dans le commerce. »
Leur prototype a un débit d’environ 1 000 litres par minute.
Afin de voir si l’appareil fonctionnait, les chercheurs ont placé l’appareil dans deux appartements appartenant à des personnes dont la COVID-19 a été confirmée au moment du test.
Ils ont ensuite comparé les résultats de cet échantillonnage d’air avec des échantillons d’air prélevés dans une pièce sans virus, afin de voir si l’appareil a correctement identifié la présence – et l’absence – de COVID-19.
Les appareils ont détecté le COVID dans les appartements infectés, mais n’ont pas réagi à l’air d’une pièce sans virus.
Les personnes infectées qui possédaient les appartements ont déclaré qu’elles ne présentaient pas de symptômes au moment de l’échantillonnage, et les données recueillies suggèrent qu’il n’y avait qu’une faible excrétion virale par ces volontaires, selon l’article, montrant la sensibilité de l’appareil.
Les chercheurs ont également testé l’appareil dans une chambre remplie de SRAS-CoV-2 en aérosol pour voir si l’appareil pouvait détecter différents niveaux de concentrations de virus, et ont découvert qu’il le pouvait après seulement quelques minutes.
La phase d’urgence de la pandémie de COVID-19 a été déclarée terminée par l’Organisation mondiale de la santé en mai, citant une baisse significative des décès et des hospitalisations hebdomadaires, ainsi que l’impact positif des campagnes de vaccination.
Cependant, cela ne signifie pas que nous pouvons complètement oublier le COVID-19 – le virus existe toujours et peut toujours causer des maladies graves ou la mort, en particulier pour les populations immunodéprimées ou à haut risque, selon les chercheurs. Ce que signifie la sortie de la phase d’urgence, c’est que les organisations de santé ont été invitées à se tourner vers une gestion à long terme du virus.
La gestion à long terme du COVID nécessite une surveillance des épidémies ou de nouvelles variantes qui pourraient échapper à la protection vaccinale.
Un appareil qui peut surveiller l’air pour les virus pourrait être inestimable dans un établissement de soins de santé, et pourrait également aider à rendre les espaces plus accessibles à ceux qui sont dans les catégories à haut risque pour COVID-19 et peuvent encore se méfier des rassemblements surpeuplés, selon l’étude.
Le document a expliqué que bien qu’il y ait une variabilité dans la sensibilité de l’appareil en fonction des souches de SRAS-CoV-2 dans l’air en raison des différences dans les protéines de pointe entre les variantes, l’appareil était toujours suffisamment sensible pour discerner la présence du virus indépendamment de variante.
Bien que le prototype ne soit pas tout à fait prêt à être largement distribué, l’équipe cherche à commercialiser l’appareil. Pour le développer davantage, les chercheurs souhaitent le tester dans plusieurs contextes avec des compositions d’aérosols très différentes afin de voir si l’appareil peut toujours détecter avec précision un virus vivant dans l’air sans être confondu par des « agents interférents potentiels ».
Il y a aussi un inconvénient majeur jusqu’à présent : le bruit.
Selon l’article, l’appareil fait beaucoup de bruit lorsqu’il est utilisé, mais c’est quelque chose que les concepteurs s’efforcent de résoudre, éventuellement en utilisant un moteur à faible bruit et en « insonorisant l’extérieur de l’appareil à l’aide d’une doublure acoustique ».