Menggunakan smartphone untuk mendeteksi virus yang sangat menular
Perangkat baru menggunakan ponsel cerdas dan chip mikrofluida kertas untuk mendeteksi tingkat norovirus yang sangat rendah.
Norovirus adalah virus yang sangat menular yang menyebabkan sekitar 19-21 juta kasus gastroenteritis akut tahunan di Amerika Serikat.
Faktanya, norovirus adalah "penyebab utama penyakit bawaan makanan" di AS.
Norovirus juga bertanggung jawab atas 1,9 juta kunjungan rumah sakit dan 400.000 kunjungan lainnya ke unit gawat darurat. Ini merugikan AS sekitar $ 2 miliar dalam biaya perawatan kesehatan dan hilangnya produktivitas kerja.
Virus dapat menular pada tingkat yang sangat rendah, dengan hanya 10 partikel virus yang cukup untuk menyebabkan infeksi.
Jadi, para peneliti dari University of Arizona (UA) di Tucson mulai menciptakan cara yang efisien untuk mendeteksi virus pada tingkat terkecil sekalipun.
Tiga peneliti memimpin proyek ini: Jeong-Yeol Yoon, dari Departemen Teknik Biomedis di UA; Soo Chung, peneliti doktoral di laboratorium Yoon; dan Kelly A. Reynolds, ketua Departemen Komunitas, Lingkungan, dan Kebijakan di Sekolah Tinggi Kesehatan Masyarakat Mel & Enid Zuckerman di UA.
Yoon mempresentasikan penelitiannya di American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition di San Diego, CA, dan makalahnya sekarang muncul di jurnal. ACS Omega.
Cara kerja perangkat yang murah dan cepat
Virus dapat menyebar dengan sangat cepat melalui air. Perangkat yang ada untuk mendeteksi norovirus membutuhkan laboratorium dan berbagai mikroskop, laser, dan spektrometer yang mahal. Ini adalah instrumen yang mengukur jenis radiasi dan panjang gelombang.
Dengan metode baru ini, peneliti menggunakan bahan sederhana seperti kertas dan smartphone. Chung menjelaskan bagaimana kertas dapat berubah menjadi chip mikrofluida.
“Substrat kertas sangat murah dan mudah disimpan, dan kami dapat membuat chip ini dengan mudah,” katanya. "Struktur berserat kertas juga memungkinkan cairan mengalir secara spontan tanpa menggunakan sistem pemompaan yang biasanya dibutuhkan chip lain, seperti chip silikon."
Biasanya, para ilmuwan mengukur bagaimana cahaya dipantulkan dalam sampel menggunakan analisis spektrometri. Namun, aspek kertas yang tidak homogen (berpori), bersama dengan opasitas optisnya, dapat menghasilkan "sebaran dan pantulan latar belakang".
Untuk mengatasi kendala ini, para peneliti mengembangkan metode di mana mereka menghitung manik-manik fluoresen alih-alih mengukur intensitas cahaya.
Metode ini terdiri dari menambahkan air ke salah satu ujung chip mikrofluida kertas dan manik-manik yang terbuat dari polistiren fluoresen ke ujung lainnya.
Masing-masing manik kecil ini melekat pada antibodi yang melawan virus. Jika norovirus ada di dalam air, beberapa antibodi terus menyerang, menempelkan diri ke partikel virus dan menciptakan gumpalan fluoresen.
“Partikel Norovirus terlalu kecil untuk dicitrakan oleh mikroskop smartphone, begitu pula antibodi,” jelas Yoon. "Tapi bila Anda memiliki dua atau tiga atau lebih manik-manik ini bergabung bersama, itu menunjukkan bahwa ada norovirus, menyebabkan manik-manik berkumpul."
Gumpalan manik-manik tersebut cukup besar untuk sebuah smartphone untuk mengambil dan memotretnya. Para peneliti juga membuat aplikasi smartphone yang menghitung partikel norovirus dalam sampel.
“Anda tidak perlu menjadi ilmuwan atau insinyur untuk menjalankan perangkat,” kata Yoon. "Analisis akan dilakukan secara otomatis oleh aplikasi ponsel cerdas, jadi yang perlu Anda khawatirkan hanyalah memuat sampel air ke dalam chip."
Perangkat ini juga murah, dengan komponen termahal yang harganya kurang dari $ 50.
“Kemajuan dalam pemantauan cepat virus manusia di air sangat penting untuk melindungi kesehatan masyarakat,” kata Reynolds.
“Teknologi pemantauan kualitas air yang cepat dan berbiaya rendah ini dapat menjadi alat transformasi untuk mengurangi beban penyakit lokal dan global.”
Kelly A. Reynolds
