p Uma nova ferramenta que usa uma matriz semelhante a uma floresta de nanotubos de carbono alinhados verticalmente que podem ser ajustados para capturar vírus seletivamente por seu tamanho pode aumentar o limite de detecção de vírus e acelerar o processo de identificação de vírus emergentes. A pesquisa, por uma equipe interdisciplinar de cientistas da Penn State, é publicado em 7 de outubro, Edição 2016 da revista Avanços da Ciência . p "Detectar vírus no início de uma infecção, antes que os sintomas apareçam, ou de amostras de campo, é difícil porque a concentração dos vírus pode ser muito baixa, muitas vezes abaixo do limite dos métodos de detecção atuais, "disse Mauricio Terrones, professor de física, química, e ciência e engenharia de materiais na Penn State, e um dos autores correspondentes da pesquisa. "A detecção precoce é importante porque um vírus pode começar a se espalhar antes de termos a capacidade de detectá-lo. O dispositivo que desenvolvemos nos permite capturar e concentrar os vírus de forma seletiva por seu tamanho - menor do que células humanas e bactérias, mas maior do que a maioria das proteínas e outras macromoléculas - em amostras incrivelmente diluídas. Além disso, aumenta nossa capacidade de detectar pequenas quantidades de um vírus em mais de cem vezes. "

p A equipe de pesquisa desenvolveu e testou um pequeno, dispositivo portátil que aumenta a sensibilidade da detecção de vírus ao capturar e concentrar os vírus em uma série de nanotubos de carbono. Amostras diluídas coletadas de pacientes ou do ambiente são passadas por um filtro para remover partículas grandes, como bactérias e células humanas, em seguida, através da matriz de nanotubos de carbono no dispositivo. Os vírus ficam presos e se acumulam em concentrações utilizáveis ​​dentro da floresta de nanotubos, enquanto outras partículas menores passam e são eliminadas. O vírus concentrado capturado no dispositivo pode então ser submetido a um painel de testes para identificá-lo, incluindo diagnóstico molecular por reação em cadeia da polimerase (PCR), métodos imunológicos, isolamento de vírus, e sequenciamento do genoma.

p "Como nosso dispositivo isola e concentra vírus puramente por tamanho, podemos capturar vírus sobre os quais não sabemos nada biologicamente - não precisamos de nenhum anticorpo ou outro rótulo molecular, "disse Terrones." Assim que capturarmos e concentrarmos o vírus, podemos então usar outras técnicas, como sequenciamento do genoma completo, para caracterizá-lo. "

p "A maioria dos surtos virais letais nas últimas duas décadas foram causados ​​por vírus emergentes. Esta tecnologia de enriquecimento de vírus baseada em tamanho pode ser particularmente poderosa na identificação de vírus emergentes e descoberta de novos vírus que não têm anticorpos e informações de sequência disponíveis, "disse Si-Yang Zheng, professor associado de engenharia biomédica na Penn State, o outro autor correspondente no artigo. "Nossa nova tecnologia não apenas enriquece os vírus em pelo menos cem vezes, mas também remove contaminantes do hospedeiro e ambientais, e permite a identificação direta de vírus por sequenciamento de próxima geração a partir de amostras coletadas em campo sem cultura de vírus. "

p Vírus - como gripe, HIV / AIDS, Ebola, e Zika - pode causar súbito, surtos imprevisíveis que levam a graves crises de saúde pública. As técnicas atualmente disponíveis para isolar e identificar os vírus que causam esses surtos são lentas, caro, e usar equipamentos e reagentes que podem ser caros, volumoso, e requerem armazenamento especializado. Adicionalmente, muitos surtos recentes foram causados ​​por vírus emergentes, para os quais não há maneiras estabelecidas de isolá-los seletivamente para identificação e caracterização.

p “Desenvolvemos a tecnologia para fazer crescer uma floresta de nanotubos e podemos controlar a distância entre os troncos, "disse Zheng." A distância entre os tubos pode variar de cerca de 17 nanômetros a mais de 300 nanômetros para capturar vírus seletivamente. As propriedades únicas da floresta de nanotubos de carbono nos permitem integrá-la em um escalável, e microdispositivos portáteis que podem ser adaptados para uso em campo sem a necessidade de instrumentos volumosos e armazenamento especializado de reagentes. "

p Os pesquisadores validaram a capacidade de seu dispositivo recém-desenvolvido de capturar vírus de amostras diluídas usando concentrações conhecidas de vírus previamente identificados, bem como amostras de campo de vírus emergentes e desconhecidos. “Desenvolvemos uma plataforma portátil para enriquecer e isolar vírus com base em seus tamanhos físicos, "disse Yin-Ting Yeh, pesquisador de pós-doutorado na Penn State e primeiro autor do artigo. "Esta abordagem baseada em tamanho ajustável fornece enriquecimento rápido de vírus diretamente de amostras de campo sem o uso de anticorpos. O dispositivo permite a detecção precoce de doenças emergentes e potencialmente permite o desenvolvimento de vacinas muito mais cedo no processo de um surto."