Smartphone-basierter COVID-19-Test

Die Forscher entwickelten eine COVID-19-Testmethode, die ein Smartphone-Mikroskop verwendet, um Speichelproben zu analysieren und Ergebnisse in etwa 10 Minuten zu liefern. Die Methode kombiniert die Geschwindigkeit bestehender Nasenabstrich-Antigentests mit der hohen Genauigkeit von Nasenabstrich-PCR-Tests (Polymerase-Kettenreaktion). Sie passen eine kostengünstige Methode an, die sie ursprünglich entwickelt haben, um Norovirus – die Mikrobe, die für ihre Verbreitung auf Kreuzfahrtschiffen bekannt ist – mit einem Smartphone-Mikroskop nachzuweisen. Sie planen, die Methode in Verbindung mit einem zuvor entwickelten Kochsalzlösungs-Gurgeltest zu verwenden.

Herkömmliche Methoden zum Nachweis von Norovirus oder anderen Krankheitserregern sind oft teuer, erfordern eine große Anzahl von Laborgeräten oder erfordern wissenschaftliche Expertise. Der Smartphone-basierte Norovirus-Test besteht aus einem Smartphone, einem einfachen Mikroskop und einem Stück mikrofluidischem Papier – einem wachsbeschichteten Papier, das die flüssige Probe durch bestimmte Kanäle leitet. Er ist kleiner und billiger als andere Tests, wobei die Komponenten etwa 45 $ kosten.

Die Basis der Technologie ist relativ einfach. Benutzer führen Antikörper mit fluoreszierenden Kügelchen in eine möglicherweise kontaminierte Wasserprobe ein. Sind genügend Partikel des Erregers in der Probe vorhanden, lagern sich an jedem Erregerpartikel mehrere Antikörper an. Unter dem Mikroskop zeigen sich die Erregerpartikel als kleine Klümpchen aus fluoreszierenden Kügelchen, die der Anwender dann zählen kann. Der Vorgang – das Hinzufügen von Kügelchen zur Probe, das Einweichen eines Stück Papiers in die Probe, das anschließende Fotografieren mit dem Smartphone unter einem Mikroskop und das Zählen der Kügelchen – dauert etwa 10 bis 15 Minuten. Ein Nicht-Wissenschaftler könnte lernen, wie es geht, indem er sich ein kurzes Video ansieht.

Das Team erstellte ein 3D-gedrucktes Gehäuse für den Mikroskopaufsatz und den mikrofluidischen Papierchip sowie eine Methode namens „Adaptive Thresholding“. Bisher legten die Forscher einen festen Wert dafür fest, welche Erregermenge eine Gefahr darstellte, was die Genauigkeit einschränkte. Diese Methode verwendet künstliche Intelligenz, um die Gefahrenschwelle festzulegen und umgebungsbedingte Unterschiede zu berücksichtigen, z. B. den Typ des Smartphones und die Qualität des Papiers.

Das Team arbeitet an einer noch einfacheren Methode, die etwas mehr Spielraum für Fehler lässt. Es handelt sich um die gleiche Technologie, aber anstelle eines Smartphone-Mikroskops und eines speziell entwickelten Gehäuses müssten die Benutzer nur eine Smartphone-App herunterladen und einen mikrofluidischen Chip verwenden, der mit einem QR-Code versehen ist.

Im Gegensatz zur Fluoreszenzmikroskoptechnik, bei der der Chip genau in der richtigen Position sein muss, macht der Benutzer einfach einen Schnappschuss des Chips. Unabhängig vom Winkel oder der Entfernung, aus der das Foto aufgenommen wurde, kann die Smartphone-App KI und den QR-Code verwenden, um Abweichungen zu berücksichtigen und entsprechende Berechnungen durchzuführen.