Opis projektu
Mikrofluidyczne urządzenie do wykrywania wirusów w wodzie pitnej
Wykrywanie wirusów w wodzie pitnej stanowi wyzwanie technologiczne i oczywiście niesie ze sobą poważne konsekwencje dla zdrowia, ponieważ do spowodowania zarażenia wystarczy zaledwie 10–100 wirusów w 2 litrach wody. Tradycyjne metody polegają na wykorzystaniu różnych etapów wykrywania koncentracji wirusów, a następnie analizy molekularnej lub bazującej na kulturach. Naukowcy pracujący nad finansowanym ze środków UE projektem MoViD zaproponowali alternatywne podejście oparte na wykorzystaniu nowatorskiego urządzenia mikrofluidycznego zdolnego do oddzielania cząsteczek wody w zbiornikach stosowanych podczas wykrywania według rozmiaru cząsteczek. Procedura oddzielania nie prowadzi do uszkodzenia wirusa, więc można go następnie poddać analizie z użyciem innych metod. Urządzenie MoViD oferuje uproszczone podejście do szybkiej identyfikacji zanieczyszczeń obecnych w wodzie.
Cel
The detection of dilute populations of nanoparticles in microfluidics is difficult due to diffusion as the time limiting step to reach the sensor. Using active transport, we propose to build a proof of concept microfluidic device that reaches sub-attomolar detection sensitivity within an hour and at a device footprint of 1 cm. The active transport enables size separation of the particles into multiple channels and up-concentration in detection reservoirs for label free detection. At the end of the process the size-separated particles can be easily extracted for further downstream processing.
The applied use case is the detection and quantification of virus in drinking water, a global health-critical challenge. A viral concentration of 10-100 particles is infectious in 2l of water consumed by a person, corresponding to a concentration of 10^(-22) molar. Traditional methods rely on multiple concentration steps followed by detection using molecular and/or culture based methods. Most common are adsorption/elution assays which co-concentrate and add contaminations that interfere with the downstream detection analysis. The detection methods are also often specific for the viral type and require a priori identification of the target virus. Metagenomic sequencing allows for general identification but lacks sensitivity.
The proposed method will simplify and improve the process significantly. The viruses will be concentrated without damage of the virus shell and with a high rejection of the contamination present in the sample. All virus particles will be separated and sorted according to predefined size ranges into detection compartments on the chip, allowing for a parallel and quantitative marker-less detection on a single particle level. Specific identification is possible for future devices using (integrated) molecular methods with reduced cross-contamination and without a priori virus identification.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsmicrofluidics
- engineering and technologyenvironmental engineeringwater treatment processesdrinking water treatment processes
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologyvirology
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
Program(-y)
System finansowania
ERC-POC - Proof of Concept GrantInstytucja przyjmująca
8803 Rueschlikon
Szwajcaria