Các nhà nghiên cứu có trụ sở tại Đại học Wageningen Hà Lan (WUR) đã phát triển bộ thử nghiệm tại nhà COVID-19 có thể được in 3D và xây dựng trong vòng chưa đầy 20p.

Có biệt danh là 'CoroNaspresso', thiết bị của nhóm nghiên cứu bao gồm các viên nén cà phê đã được biến thành lò phản ứng hóa học mini, trong đó các lọ nước bọt chứa enzyme được làm nóng sẽ đổi màu để chỉ ra sự hiện diện của COVID-19. Bằng cách làm nóng các mẫu sử dụng Vật liệu thay đổi giai đoạn (PCM) như sáp thương mại giá rẻ, các nhà khoa học cho biết bộ dụng cụ có thể tái sử dụng của họ có thể là lý tưởng để thúc đẩy thử nghiệm ở các nước đang phát triển.

Trưởng nhóm nghiên cứu Vittorio Saggiomo nói với Chemistry World : “Chúng tôi đã thiết kế một giá đỡ bằng nhựa in 3D phù hợp với bốn lọ Eppendorf để thực hiện các thử nghiệm và chúng tôi nhận được kết quả chỉ sau 30 phút . “Chất sáp giống như parafin, rẻ thật, cả bộ máy giá dưới 20p. Hơn nữa, cùng một viên nang có thể được sử dụng nhiều lần, mà không tạo ra bất kỳ chất thải không mong muốn nào ”.
Kể từ khi đại dịch toàn cầu bùng phát vào năm ngoái, các chính phủ trên toàn cầu đã tranh giành để thiết lập các chế độ kiểm tra, truy tìm và cách ly nhằm ngăn chặn sự lây lan của COVID-19. Mặc dù các trung tâm xét nghiệm tập trung đã được thành lập ở nhiều quốc gia, những thiếu sót trong việc thu thập, lưu trữ và vận chuyển mẫu đã khiến họ không thể đạt được ngưỡng sàng lọc dân số mong muốn là 10%.
Ví dụ, ở Anh, một chế độ xét nghiệm như vậy sẽ yêu cầu 6,6 triệu xét nghiệm không khả thi phải được thực hiện mỗi tuần, có nghĩa là việc tự kiểm tra đang trở nên cần thiết, đặc biệt là để tìm ra những người bị nhiễm không có triệu chứng. Tuy nhiên, xét nghiệm SARS-CoV2 tiêu chuẩn dựa trên Phản ứng chuỗi polymerase (PCR), quá phức tạp để tự quản lý.
Ngược lại, các thiết bị Khuếch đại qua trung gian vòng lặp hoặc thiết bị 'LAMP' đơn giản hơn nhiều và sử dụng mồi để khuếch đại một cách có chọn lọc một phần của bộ gen COVID-19, phát hiện sớm các bệnh nhiễm trùng. Các hệ thống LAMP thương mại đánh giá mẫu bằng cách làm nóng chúng đến 60-70 ° C, nhưng kết quả tại nhà có thể không nhất quán, do đó nhóm nghiên cứu hiện đã phát triển một thiết bị mới được kích hoạt bằng phản ứng tỏa nhiệt lặp lại.
Sau khi thử nghiệm ban đầu các thiết bị gia dụng như một phương tiện làm nóng mẫu của họ, bao gồm lò nướng, máy rửa bát và máy giặt, các nhà khoa học đã nghiên cứu Rubitherm RT64HC, một PCM dựa trên parafin. Loại sáp giá rẻ có nhiệt độ nóng chảy 63-65 ° C, có nghĩa là nó có thể được triển khai hiệu quả để làm nóng mẫu vật với tốc độ nhất quán và với chi phí khoảng 11 bảng Anh / kg.
Trong quá trình thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã đặt PCM giá cả phải chăng bên trong thiết bị của họ, bao gồm bốn viên nén cà phê Nespresso và một hộp đựng lọ in 3D. Bên trong các lọ, nhóm nghiên cứu sau đó nạp các mẫu của họ với các mồi được thiết kế đặc biệt để phát hiện vùng gen E của COVID-19, và nhúng chúng vào nước sôi trong 25 phút.
Sau khi để các mẫu nguội trong ba phút, các nhà khoa học quan sát thấy rằng phản ứng LAMP đã làm giảm độ pH của chúng khiến chúng chuyển sang màu vàng, cho thấy một kết quả dương tính. Trong các thử nghiệm sau đó, nhóm đã tận dụng CoroNaspresso của họ để kiểm tra lại ba mẫu bệnh nhân dương tính và âm tính, và kết quả phù hợp với những kết quả đạt được thông qua bộ dụng cụ PCR thông thường đắt tiền hơn.

Trong khi các nhà nghiên cứu xác nhận thành công cách tiếp cận của họ, họ thừa nhận rằng nó hiện yêu cầu sử dụng các bước chiết xuất RNA phức tạp trước khi thử nghiệm có thể bắt đầu. Do đó, nhóm nghiên cứu Hà Lan hiện có ý định hướng tới việc phát triển một bộ dụng cụ cải tiến có khả năng kiểm tra nước bọt trực tiếp, cũng như giải quyết các bệnh truyền nhiễm khác.

Trong năm ngoái, in 3D đã được triển khai theo nhiều cách khác nhau để giúp chống lại đại dịch toàn cầu, bao gồm sản xuất PPE, các bộ phận của máy thở và bộ dụng cụ thử nghiệm mới. Ví dụ, tại Đại học Carnegie Mellon (CMU), các nhà nghiên cứu đã tận dụng công nghệ Optomec’s Aerosol Jet Printing (AJP) để tạo ra các cảm biến in 3D , có khả năng phát hiện kháng thể COVID-19 chỉ trong 10 giây.

Ở những nơi khác, các nhà cung cấp dịch vụ in 3D như PrintParts đã mở rộng chuỗi cung ứng hiện có của họ để sản xuất hàng loạt gạc ngoáy mũi họng (NP) . Công ty đã mở một phòng thí nghiệm sản xuất mới ở Manhattan vào thời điểm cao điểm của đại dịch vào đầu năm ngoái, cho phép sản xuất số lượng lớn gạc để sử dụng ở Thành phố New York.
Kể từ đó, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đã ban hành hướng dẫn cập nhật về việc in 3D các thiết bị chẩn đoán COVID-19, bao gồm cả gạc NP. Lời khuyên của FDA về cơ bản nêu rõ rằng gạc vô trùng không yêu cầu thông báo trước khi bán, sẽ không cần EUA để phân phối, nhưng vẫn phải được đăng ký là sản phẩm in 3D