Onderzoekers hebben een op nanomateriaal gebaseerde sensor ontworpen die zowel het corona- als het griepvirus kan identificeren.

Last van een hoestje, een zere keel of een verstopte neus? Dan kan het een griepje zijn. Of misschien is het wel COVID-19; die ziekte is tegenwoordig tenslotte ook een optie. Op dit moment bestaan er al tests om erachter te komen wat je precies hebt, maar daarbij moet je vaak lang wachten op de uitslag. Nu hebben onderzoekers een apparaatje ontworpen dat het coronavirus en het griepvirus tegelijkertijd kan detecteren. Het is zelfs zó gevoelig dat je binnen tien seconden al resultaat krijgt.

Lees ook:

• Grafeensensors brengen mind control dichterbij
• Vogelgriep grijpt om zich heen. Maar wat is het?
• Robot maakt coronatest op afstand mogelijk

COVID, griep, beide, of geen van beide?

Deji Akinwande, hoogleraar Elektro- en Computertechniek aan de Universiteit van Texas in Austin, presenteerde het onderzoek van zijn groep vandaag op de lentebijeenkomst van de American Chemical Society (ACS). De conferentie telt meer dan 10.000 presentaties over een breed scala aan wetenschappelijke onderwerpen en vindt deze week zowel virtueel als live plaats in Washington, Indiana.  

“De symptomen van zowel griep als COVID-19 overlappen flink, wat het lastig maakt om ze van elkaar te onderscheiden”, zei Akinwande tijdens zijn presentatie. “Wanneer deze beide virussen samen circuleren, zoals deze winter, zou het ontzettend handig zijn om een sensor te hebben die tegelijkertijd detecteert of je nu COVID, griep, beide, of geen van beide hebt.”

Honingraat

Waar de werking van gebruikelijke coronatests berust op chemische reacties, maakt Akinwandes groep gebruik van grafeen: een enkele laag koolstofatomen die in een honingraatstructuur zijn gerangschikt. Grafeen is een nanomateriaal. Dat is een chemische stof of materiaal met een deeltjesgrootte van 1 tot 100 nanometer (een miljoenste millimeter). Doordat het zo superdun is, is het extreem gevoelig voor elektrische veranderingen in zijn omgeving. De onderzoekers zien grote potentie in grafeen en vergelijkbare nanomaterialen om sensoren te maken voor verschillende toepassingen. Zo ontwierpen ze eerder al een op grafeen gebaseerde tijdelijke tattoo die iemands bloeddruk kan monitoren.

Om hun infectiesensor van grofweg 6,5 cm² groot te bouwen, moest het team grafeen maken dat reageert op de aanwezigheid van viruseiwitten. Hiervoor keken ze naar het immuunsysteem, dat antilichamen produceert die bepaalde ziekteverwekkers herkennen en daaraan binden. De onderzoekers wisten antilichamen tegen het griepvirus en die tegen het coronavirus SARS-CoV-2 aan grafeen te linken. Wanneer een geïnfecteerd persoon een monster, bijvoorbeeld speeksel, in de sensor plaatst, binden de antilichamen aan hun target-eiwitten. Daardoor ontstaat er een verandering in de elektrische stroom, die het grafeen vervolgens detecteert en verwerkt in de uitslag.  

Supergevoelig

Doordat de onderzoekers niet de noodzakelijke beschermingsmaatregelen konden treffen in hun lab, was het ze niet gelukt om de sensor te testen met volledige, actieve griep- of coronavirussen. In plaats daarvan gebruikten ze eiwitten afkomstig van deze virussen, die ze vervolgens in een speekselachtige vloeistof stopten. Uit de resultaten bleek dat de sensor niet alleen de aanwezigheid van de eiwitten kon detecteren, maar dat dat ook lukte wanneer er maar heel kleine hoeveelheden van aanwezig waren. Volgens Akinwande zou een sensor met deze hoge gevoeligheid ook gebruikt kunnen worden om de schaarse virusdeeltjes in iemands adem te detecteren.

Akinwande en zijn groep zijn nu bezig om de sensor verder te verbeteren. Daarbij hoort ook het uitbreiden van het aantal virussen dat die kan identificeren. Met financiering van de National Science Foundation ontwikkelen ze een sensor die ook coronavarianten kan opsporen, zoals omicron en delta. Hoewel ze momenteel focussen op een ontwerp dat twee virusvarianten kan onderscheiden, is het volgens hen ook mogelijk om nog meer soorten virussen tegelijkertijd te identificeren.

Bronnen: Phys.org, EurekAlert!

Beeld: Dmitry Keeriv

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!