Virussen uit speeksel scheiden met geluidsgolven voor therapeutische studies

Het ontwikkelen van antivirale therapieën en vaccins vereist een nauwkeurige studie van de virussen die ziektes veroorzaken. Maar hoe kunnen deze kleine bacteriën worden geïsoleerd uit complexe biologische monsters zoals speeksel?

Onderzoekers van een studie verschijnen in ACS Nano beschrijf een platform dat geluidsgolven gebruikt als akoestische pincetten om virussen te scheiden van andere verbindingen in een vloeistof. In demonstraties scheidt de methode snel en nauwkeurig virussen van grote en kleine deeltjes in menselijke speekselmonsters.

Het isoleren, identificeren en genetisch sequencen van een virus biedt wetenschappers belangrijke informatie over hoe het ziektes veroorzaakt en hoe effectieve therapieën ontwikkeld kunnen worden. Huidige methoden voor het scheiden van virussen van andere deeltjes in biologische monsters omvatten tijdrovende ultracentrifugatie en celkweekprocedures.

Om het proces te versnellen en te vereenvoudigen, keken Luke Lee en Tony Jun Huang naar acoustofluidics: een technologie die geluidsgolven gebruikt om deeltjes in een vloeistof op grootte te sorteren. Ze kozen een specifiek type geluidsgolf, een zogenaamde Bessel-bundel, omdat deze kan worden afgestemd om specifieke nanodeeltjes te sorteren en meerdere golven over lange afstanden strak gefocust blijven, net als een pincet.

Het Bessel beam excitation separation technology (BEST)-platform dat Lee, Huang en collega’s ontwikkelden, bestaat uit een rechthoekige chip met een monsterlaadinlaat aan het ene uiteinde en aparte virus- en afvaluitlaten aan het andere uiteinde. Twee akoestische Bessel-stralen werden over de chip aangebracht, loodrecht op de monsterstroom. Door de golflengtes van de stralen af ​​te stemmen, sorteerde het systeem deeltjes van verschillende groottes:

• Grote deeltjes groter dan 150 nanometer (nm) in diameter werden op de chip gevangen.
• Kleine deeltjes kleiner dan 50 nm verlaten de afvalafvoer.
• Virussen van gemiddelde grootte (50 tot 150 nm) werden verzameld via de virusuitlaat.

Het team testte het BEST-platform op menselijke speekselmonsters die waren geladen met SARS-CoV-2. Vloeistof verzameld uit de virusuitlaat van de chip bevatte 90% viraal genetisch materiaal, terwijl vloeistof uit de afvaluitlaat geen viraal genetisch materiaal bevatte, wat aantoont dat het platform het virus succesvol isoleerde. De onderzoekers bevestigden de resultaten met elektronenmicroscopie en vonden alleen virussen in vloeistof die was bemonsterd uit de virusuitlaat.

Hoewel BEST nog geen afvaldeeltjes kan scheiden van virussen die kleiner zijn dan 50 nm, zoals parvovirussen, werken de onderzoekers aan het verbreden van de technologie, zodat deze kan worden ingezet bij de ontwikkeling van nieuwe therapeutische doelen voor tal van virusziekten.