Dostupnost brzog, pristupačnog testiranja bila je sastavni deo prevazilaženja najgorih talasa pandemije COVID-19 i biće neophodno da se prati varijante koje se pojavljuju. Međutim, ovi testovi dolaze sa nesrećnim troškovima.
Testovi polimerazne lančane reakcije (PCR), „zlatni standard“ za dijagnostičko testiranje, otežani su otpadom. Oni zahtevaju značajno vreme (rezultati mogu da potraju do jednog dana ili više), kao i specijalizovanu opremu i rad, što sve povećava troškove.
Sofisticiranost PCR testova čini ih težim za podešavanje, a samim tim i sporijim odgovorom na nove varijante. Oni takođe imaju uticaj na životnu sredinu. Na primer, većina do sada razvijenih testova biosenzora koristi štampane ploče ili PCB, iste materijale koji se koriste u računarima. PCB-i se teško recikliraju i sporo se biološki razgrađuju, koristeći velike količine metala, plastike i materijala koji nisu ekološki prihvatljivi.
Pored toga, većina PCR testova završava na deponijama, što rezultira materijalnim otpadom i sekundarnom kontaminacijom. Analiza Svetske zdravstvene organizacije (SZO) procenjuje da je do februara 2022. godine „preko 140 miliona kompleta za testiranje, sa potencijalom da proizvede 2.600 tona neinfektivnog otpada (uglavnom plastike) i 731.000 litara hemijskog otpada (ekvivalentno jedna trećina olimpijskog bazena) je otpremljena.“
Kako bi uravnotežio potrebu za brzim, pristupačnim i preciznim testiranjem dok se bavi ovim ekološkim problemima, Cesar de la Fuente, predsednički docent za bioinženjering i hemijsko i biomolekularno inženjerstvo na Fakultetu inženjeringa i primenjenih nauka, sa dodatnim primarnim imenovanjima u psihijatriji i Mikrobiologija u okviru Medicinskog fakulteta Perelman, skrenula je pažnju na hitnu potrebu za „zelenim“ materijalima za testiranje.
Laboratorija de la Fuente radi na kreativnim načinima za stvaranje bržeg i jeftinijeg testiranja na COVID-19 od izbijanja pandemije. Koristeći fokus njegove laboratorije na mašinsku biologiju i lečenje zaraznih bolesti, kreirali su RAPID, test sa odgovarajućim nazivom koji generiše rezultate za nekoliko minuta sa visokim stepenom tačnosti. Još isplativija verzija, nazvana LEAD, stvorena je korišćenjem elektroda napravljenih od grafita. Treći test, nazvan COLOR, bio je jeftin optodijagnostički test odštampan na pamučnim brisevima.
Najnovija inovacija tima uključuje brzinu i isplativost prethodnih testova sa ekološki prihvatljivim materijalima. U radu objavljenom u Cell Reports Phisical Science, grupa predstavlja novi test napravljen od bakterijske celuloze (BC), organskog jedinjenja sintetizovanog iz nekoliko sojeva bakterija, kao zamenu za PCB.
Bakterije prirodno služe kao „fabrika“ za proizvodnju celuloze, supstance nalik papiru koja se može koristiti kao osnova za biosenzore. BC je veoma svestran, jer se koristio za negu rana, regenerativnu medicinu i dijagnostiku na mestu nege ili POC. POC testiranje je posebno važno za prevenciju pandemija, jer omogućava brzu i tačnu dijagnostiku na mestu testiranja bez potrebe za skupom, specijalizovanom opremom ili za slanje uzoraka u laboratoriju.
Ovaj novi BC test je netoksičan, prirodno biorazgradiv i istovremeno jeftin i skalabilan za masovnu proizvodnju, trenutno košta manje od 4,00 dolara po testu za proizvodnju. Njegova celulozna vlakna ne zahtevaju hemikalije koje se koriste za proizvodnju papira, a test je skoro u potpunosti biorazgradiv. (Izuzetak je mala količina srebra, koju zdravstveni radnici mogu lako ukloniti i reciklirati.)
Pored ovih zelenih prednosti, test se pokazao veoma tačnim u kliničkim ispitivanjima, tačno identifikujući više varijanti za manje od deset minuta. To znači da testovi neće zahtevati „ponovnu kalibraciju“ da bi se tačno testirale nove varijante.
Za de la Fuentea, ovaj novi COVID test je jedan korak u širem kretanju ka „odgovornoj inovaciji“.
„Postoji napetost između ova dva sveta inovacija i očuvanja“, kaže on. „Kada stvaramo novu tehnologiju, imamo odgovornost da razmislimo o posledicama po planetu i da pronađemo načine da ublažimo uticaj na životnu sredinu.
Pored doprinosa koji ovaj test može dati tekućoj borbi protiv COVID-19, veće aspiracije de la Fuentea su da pronađe zelene alternative za široko dijagnostičko testiranje.
„Postoji potreba za biorazgradivim dijagnostičkim testiranjem“, kaže on. „Nastavićemo da usavršavamo ovu tehnologiju, koja bi, nadamo se, mogla pomoći mnogim ljudima u budućnosti, a istovremeno ćemo nastojati da je proširimo na druge patogene u nastajanju u iščekivanju budućih pandemija.
Ova studija je bila međunarodna saradnja između laboratorije de la Fuente i Villiama Reis De Araujo, profesora analitičke hemije na Univerzitetu Campinas (UNICAMP) u Sao Paulu, Brazil, koji vodi Laboratoriju za prenosne hemijske senzore. Dva tima su sarađivala godinama, sa De Araujoovom ekspertizom u elektrohemiji koja dopunjuje raznolika i interdisciplinarna interesovanja laboratorije de la Fuente.
Kako istraživači i zdravstveni radnici nastavljaju da upravljaju efektima COVID-19 i gledaju unapred na prevenciju budućih pandemija, jeftino i precizno testiranje koje je takođe ekološki ključno je za zaštitu zdravlja naše planete i njenih ljudi. Rezultati ove studije sugerišu da se ovi ciljevi ne moraju međusobno isključivati.
