เครื่องชงกาแฟ Nespresso ซึ่งชงเอสเพรสโซและกาแฟจากแคปซูลกาแฟ สามารถใช้สำหรับการทดสอบโควิดได้ มนู ปาดิลลา/Shutterstock 

การเปลี่ยนมาทำงานที่บ้านมีความท้าทายสำหรับพวกเราทุกคน แต่เมื่องานของคุณเกี่ยวข้องกับการค้นคว้าการประยุกต์ใช้ทางชีวภาพสำหรับนาโนเทคโนโลยี การทดลองเหล่านั้นซับซ้อนกว่าการเล่นกลกับการใช้บรอดแบนด์ในครัวเรือนเล็กน้อย ถูกกันออกไปจากห้องแล็บของเขา คุณอาจคาดหวังการวิจัยโดยนักเคมีอินทรีย์อย่างมีเหตุมีผล วิตโตริโอ ซักจิโอโม, จากกลุ่มเทคโนโลยีชีวภาพที่ มหาวิทยาลัย Wageningen และการวิจัย ในประเทศเนเธอร์แลนด์ต้องหยุดชะงักลง

แต่แซกจิโอโมเป็นคนที่มีความคิดสร้างสรรค์ มีจินตนาการ ดังนั้นเขาจึงเริ่มสงสัยว่าเขาจะเปลี่ยนเครื่องใช้ในครัวเรือนทั่วไปให้เป็นประโยชน์ในการต่อสู้กับโควิด-19 ได้หรือไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาสามารถสร้างการทดสอบที่บ้านที่มีราคาถูกและมีความไวสูงสำหรับไวรัสได้หรือไม่ ปรากฎว่าเขาทำได้ ตอนนี้ทีมของเขาได้โพสต์แนวคิดนี้บน a เซิร์ฟเวอร์การพิมพ์ล่วงหน้า ChemArxiv. บทความนี้ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่น

ในขณะนี้มี การทดสอบ COVID-19 สองประเภทหลัก: การทดสอบ PCR และการทดสอบการไหลด้านข้าง (LFT) การทดสอบ PCR มาตรฐานทองคำจะตรวจสอบการมีอยู่ของไวรัสโดยการตรวจจับสารพันธุกรรมที่เรียกว่า RNA แต่มีวัสดุไวรัสจำนวนเล็กน้อยที่หายไปในไม้กวาด ดังนั้นวัสดุดังกล่าวจะต้องถูกแปลงเป็น DNA และขยายออกก่อนจึงจะสามารถตรวจพบได้ และนี่คือความสำเร็จโดย“ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส” ซึ่ง PCR ย่อมาจาก

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนซ้ำๆ ผ่านช่วงอุณหภูมิระหว่าง 50°C ถึง 90°C ในแต่ละรอบ ปริมาณของ DNA จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ดังนั้นหลังจากผ่านไป 30 รอบ กว่าพันล้านสำเนาของวัสดุไวรัสจะถูกสร้างขึ้นจากวัสดุเริ่มต้นเพียงเส้นเดียว จากนั้นตรวจพบวัสดุที่ขยายสัญญาณด้วยฉลากเรืองแสงที่ยึดติดกับลำดับดีเอ็นเอของไวรัส

ดังนั้น PCR จึงเป็นเทคนิคที่มีความไวสูง แต่ต้องใช้วัสดุและอุปกรณ์เฉพาะทางเพื่อดำเนินการ นี่คือสาเหตุที่การทดสอบถูกส่งไปที่ห้องแล็บ และต้องใช้เวลาวันหรือสองวันจึงจะได้ผล

การทดสอบทั่วไปที่สองคือ การทดสอบการไหลด้านข้าง (LFT). สิ่งเหล่านี้ทำงานโดยการตรวจจับชิ้นส่วนของเปลือกโปรตีนจากไวรัส ที่ฝังอยู่ภายในแถบของ LFT คือแอนติบอดีที่จับกับไวรัส แอนติบอดีเหล่านี้ติดฉลากด้วยอนุภาคสีทองเล็กๆ ซึ่งจะปรากฏเป็นสีแดง ช่วยให้คุณมองเห็นได้บนอุปกรณ์ทดสอบ แอนติบอดีที่ติดฉลากจะสะสมบนแถบที่แตกต่างกันบน LFT ขึ้นอยู่กับว่ามีไวรัสหรือไม่

LFT นั้นรวดเร็ว ราคาถูก และใช้งานง่าย ทำให้เหมาะสำหรับชุมชนและการทดสอบที่บ้าน แต่พวกเขาคือ ไม่มีที่ไหนใกล้ที่อ่อนไหว เป็นการทดสอบ PCR พวกเขาจะระบุเฉพาะผู้ที่มีปริมาณไวรัสสูงเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าหลายคนที่ติดเชื้อจะได้รับผลลบที่เป็นเท็จจากการทดสอบดังกล่าว

การทดสอบ CoroNaspresso

ตามหลักการแล้ว เราต้องการการทดสอบที่บ้านซึ่งใช้งานง่ายเหมือน LFT แต่มีความละเอียดอ่อนเท่ากับการทดสอบ PCR ผู้สมัครที่ยอดเยี่ยมคือวิธีการที่เรียกว่า การขยายสัญญาณไอโซเทอร์มอลแบบวนซ้ำ (หลอด). การทำงานนี้เป็นไปตามหลักการที่คล้ายคลึงกันมากกับ PCR โดยสร้างสำเนาสารพันธุกรรมเริ่มต้นหลายชุด ซึ่งคุณสามารถหาได้จากไม้กวาด แต่มีข้อดีบางประการ

ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ร่วมกับ "การอ่านค่าสี" ที่มีประโยชน์ได้ เมื่อเกิดปฏิกิริยาหลอดไฟจะทำให้ความเป็นกรดของตัวอย่างเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถเพิ่มสารที่เปลี่ยนสีตามค่า pH ในส่วนผสมของปฏิกิริยา โดยให้การแสดงผลลัพธ์ที่เป็นบวกหรือลบด้วยสายตา ข้อดีอีกประการหนึ่งคือปฏิกิริยาของหลอดไฟจะดำเนินการที่อุณหภูมิคงที่ (ประมาณ 65 ° C) แทนที่จะต้องหมุนเวียนผ่านช่วงอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม หลอดไฟยังคงต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่ดี ระบบควบคุมอุณหภูมิ ไม่ว่าจะเป็นในเครื่อง PCR เครื่องมือหลอดไฟ หรือเตาอบในครัวเรือน มักใช้เทอร์โมสแตทแบบอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม การผลิตและจัดส่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการทดสอบหลอดไฟที่บ้านนั้นไม่สามารถทำได้ (โดยเฉพาะในช่วงที่มีการระบาดใหญ่) ดังนั้นแซกจิโอโมจึงพยายามหาวิธีแก้ไข เขาตีสารที่เรียกว่า วัสดุเปลี่ยนเฟส ที่ดูดซับพลังงาน (ความร้อน) ขณะละลาย และรักษาอุณหภูมิให้คงที่

หลังจากพบแว็กซ์ที่ทำจากวัสดุดังกล่าวซึ่งละลายในอุณหภูมิที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ Saggiomo ก็เริ่มสร้างอุปกรณ์เพื่อบรรจุหลอดปฏิกิริยาของหลอดไฟและชิ้นส่วนของแว็กซ์ จากนั้นจำเป็นต้องใส่วัสดุอื่นที่สามารถให้ความร้อนได้ ที่อยู่อาศัยที่สมบูรณ์แบบกลับกลายเป็นว่าเขาจ้องหน้าเขาขณะทำกาแฟยามเช้า นั่นคือแคปซูลเครื่องชงกาแฟ Nespresso

ขั้นตอนสุดท้ายคือการหาวิธีที่เหมาะสมในการให้ความร้อนแก่แคปซูล หลังจากลองใช้เครื่องล้างจาน (ใช้งานได้ แต่ตัวอย่างยังคงสูญหาย) เตาไมโครเวฟ (ล้มเหลวเพราะท่อร้อนเกินไปและฝาปิดหลุดออกมา) และถ้วยที่มีน้ำร้อน (ควบคุมอุณหภูมิไม่เพียงพอ) Saggiomo ก็นั่งลงบนกระทะธรรมดา ของน้ำเดือดบนเตา อุปกรณ์ “CoroNaspresso” ที่เป็นผลลัพธ์ เมื่อทดสอบโดยสมาชิกคนอื่นๆ ในทีม โดยใช้ไม้กวาดจากคนหกคน ระบุผู้ป่วย COVID-19 ได้ถูกต้อง XNUMX ราย (มีสีที่แตกต่างจากการทดสอบเชิงลบ)

การทดสอบโควิดที่บ้าน ทวีตโดย @V_Saggiomo

การทดสอบ รวมถึงแคปซูล แว็กซ์เปลี่ยนเฟส และขวดไวอัล ที่จะใส่สารพันธุกรรมเข้าไป จะสามารถผลิตได้ง่ายในหน่วยนับล้าน ผู้คนสามารถเช็ดหาสารพันธุกรรมที่บ้านและให้ความร้อนแก่แคปซูลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ อุปกรณ์เหล่านี้ยังมีราคาถูก (ประมาณ 0.20 ยูโร) ทำง่าย ใช้งานง่าย และรีไซเคิลได้เป็นส่วนใหญ่ บางทีเราอาจจะได้เห็นการทดสอบ CoroNespresso ในบ้านของเราในเร็วๆ นี้ แต่อย่าเพิ่งสับสนกับฝักกาแฟปกติของคุณ

เกี่ยวกับผู้เขียน

มาร์ค ลอช, ศาสตราจารย์ด้านการสื่อสารวิทยาศาสตร์และเคมี, มหาวิทยาลัยฮัลล์

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือ_วิทยาศาสตร์