Schneller Smartphone-basierter COVID-19-Test liefert 10-Minuten-Ergebnisse mit hoher Genauigkeit

Forscher entwickelten eine COVID-19-Testmethode, die ein Smartphone-Mikroskop nutzt, 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 adaptieren eine kostengünstige Methode, die sie ursprünglich zur Detektion von Noroviren – dem Mikroben, das für Ausbrüche auf Kreuzfahrtschiffen berüchtigt ist – mit einem Smartphone-Mikroskop erstellt haben. Sie planen, die Methode in Kombination mit einem zuvor entwickelten Salzwasser-Spül-Gurgel-Test einzusetzen.

Traditionelle Methoden zur Detektion von Noroviren oder anderen Pathogenen sind oft teuer, erfordern eine große Suite an Laborgeräten oder wissenschaftliche Expertise. Der Smartphone-basierte Norovirus-Test besteht aus einem Smartphone, einem einfachen Mikroskop und einem Stück mikrofluidischem Papier – einem wachsbeschichteten Papier, das die Flüssigkeitsprobe durch spezifische Kanäle leitet. Er ist kleiner und günstiger als andere Tests, wobei die Komponenten etwa 45 Dollar kosten.

Die Basis der Technologie ist relativ einfach. Nutzer führen Antikörper mit fluoreszierenden Perlen in eine potenziell kontaminierte Wasserprobe ein. Wenn genügend Partikel des Pathogens in der Probe vorhanden sind, heften sich mehrere Antikörper an jedes Pathogen-Partikel. Unter dem Mikroskop zeigen sich die Pathogen-Partikel als kleine Klumpen fluoreszierender Perlen, die der Nutzer dann zählen kann. Der Prozess – Perlen zur Probe hinzufügen, ein Stück Papier in der Probe einweichen, dann ein Smartphone-Foto davon unter dem Mikroskop machen und die Perlen zählen – dauert etwa 10 bis 15 Minuten. Ein Nicht-Wissenschaftler könnte lernen, wie man es macht, indem er ein kurzes Video ansieht.

Das Team erstellte ein 3D-gedrucktes Gehäuse für den Mikroskop-Aufsatz und den mikrofluidischen Papierchip sowie eine Methode namens adaptives Thresholding. Zuvor setzten Forscher einen festen Wert für die Pathogenmenge fest, die eine Gefahr darstellte, was die Präzision begrenzte. Diese Methode nutzt künstliche Intelligenz, um den Gefahren-Schwellenwert festzulegen und Umgebungsunterschiede zu berücksichtigen, wie die Art des Smartphones und die Qualität des Papiers.

Das Team arbeitet an einer noch einfacheren Methode, die etwas mehr Spielraum für Fehler lässt. Sie involviert dieselbe Technologie, aber statt eines Smartphone-Mikroskops und speziell gestaltetem Gehäuse müssten Nutzer nur eine Smartphone-App herunterladen und einen mikrofluidischen Chip mit einem QR-Code verwenden.

Im Gegensatz zur fluoreszierenden Mikroskop-Technik, bei der der Chip in genau der richtigen Position sein muss, macht der Nutzer einfach einen Schnappschuss des Chips. Unabhängig vom Winkel oder der Distanz, aus der das Foto gemacht wird, kann die Smartphone-App KI und den QR-Code nutzen, um Abweichungen zu berücksichtigen und entsprechend Berechnungen durchzuführen.