Немногие из тех, кто делал мазок из носоглотки для тестирования на коронавирус, могли бы описать это как приятный опыт. Процедура включает в себя проталкивание длинного тампона в нос, чтобы взять образец из задней части носа и горла, который затем анализируется на РНК SARS-CoV-2 с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Исходя из недавней публикации в ACS Nano, существует и альтернативный способ анализа, существенно упрощающий всю процедура.

Текущий золотой стандарт тестирования на COVID-19 не только неудобен, но и требует ОТ-ПЦР — трудоемкой лабораторной процедуры. Из-за задержек получение результата может занять несколько дней. Для снижения темпов заражения здравоохранению необходимы быстрые, недорогие и простые в использовании тесты. Группа ученых под покровительством Израильского технологического института Техниона хотели разработать датчик на основе наноматериалов, который мог бы обнаруживать COVID-19 на выдохе, аналогично тесту на алкогольное опьянение. Предыдущие исследования показали, что вирусы и инфицированные ими клетки выделяют летучие органические соединения (ЛОС), которые могут выдыхаться при вдохе.

Исследователи создали массив наночастиц золота, связанных с молекулами, чувствительными к различным ЛОС. Когда ЛОС взаимодействуют с молекулами наночастицы, электрическое сопротивление изменяется. В ходе разработки удалось обучить датчик обнаруживать COVID-19 с помощью машинного обучения. Для этого прибор сравнивает характер сигналов электрического сопротивления, полученных от дыхания 49 подтвержденных пациентов с COVID-19, с сигналами от 58 здоровых людей из контрольной группы, а также 33 пациентов с легочной инфекцией без COVID.

Каждый участник исследования подул в устройство в течение 2-3 секунд с расстояния 1-2 см. Как только машинное обучение определило потенциальную сигнатуру COVID-19, команда фиксировала точность прибора на подмножестве участников. По итогу испытаний новая разработка смогла продемонстрировать корректный результат в 76% при тестировании контрольной группы. Стоит отметить, что прибор смог в 95% отличить больных COVID-19 от пациентов с инфекций легких. Датчик также может различать с точностью 88% больных и выздоровевших пациентов с COVID-19. Хотя тест необходимо проверить на большем количестве пациентов, он может быть полезен для массовых тестирований целых населённых пунктов, для оперативного определения людей, нуждающихся в более подробном обследовании.