Rendu tristement célèbre par les épidémies sur les navires de croisière, le norovirus peut vraiment gâcher des vacances, provoquant de graves vomissements, diarrhée et maux d'estomac. Mais le virus hautement infectieux peut aussi frapper plus près de chez soi, avec des épidémies d'origine hydrique et alimentaire se produisant dans les systèmes d'approvisionnement en eau municipaux, écoles et restaurants. Aujourd'hui, les chercheurs rapportent une sensibilité, appareil portable qui peut détecter aussi peu qu'une poignée de particules de norovirus dans l'eau.

Les chercheurs présenteront leurs résultats lors de la réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS) à l'automne 2019.

"Il suffit d'un très petit nombre de particules de norovirus pour provoquer une infection chez l'homme, nous avons donc besoin d'une méthode de détection vraiment sensible, " dit Jeong-Yeol Yoon, Doctorat., qui dirigeait l'équipe. "Aussi, les scientifiques ne sont pas en mesure de cultiver le norovirus en laboratoire, et les anticorps disponibles contre l'agent pathogène ne sont pas très puissants. la détection de très petites quantités de norovirus dans des échantillons d'eau ou d'aliments implique généralement une méthode basée sur la réaction en chaîne par polymérase (PCR), qui prend plusieurs heures et doit être menée dans un laboratoire par du personnel qualifié.

Dans des travaux antérieurs, Yoon et ses collègues de l'Université de l'Arizona ont développé un appareil basé sur un smartphone capable de détecter de faibles niveaux de norovirus en mesurant la lumière diffusée par les billes de polystyrène liées au virus dans une puce microfluidique en papier. « Même si notre limite de détection était vraiment faible, le problème était que le norovirus peut être infectieux à des concentrations encore plus faibles, " dit Yoon. " Quand nous avons parlé de ce travail lors de conférences, les commentaires que nous avons reçus étaient que nous devons fournir une méthode encore plus simple qui peut détecter des concentrations de virus beaucoup plus faibles. »

L'équipe est donc retournée au laboratoire et a développé une nouvelle approche qui utilise la fluorescence, plutôt que la diffusion de la lumière, pour détecter les norovirus. Les chercheurs ont converti un smartphone ordinaire en un microscope à fluorescence en y attachant un accessoire de microscope optique disponible dans le commerce, une source lumineuse séparée et deux filtres passe-bande. À un canal de leur puce microfluidique en papier, ils ont ajouté un échantillon d'eau contenant du norovirus. Puis, les chercheurs ont ajouté une suspension de billes fluorescentes avec des anticorps contre les norovirus qui s'y rattachent. L'action capillaire du papier a fait couler et mélanger les deux liquides. Chaque particule de norovirus individuelle liée à plusieurs billes fluorescentes via leurs anticorps attachés, provoquant l'agrégation des billes et la production d'une image fluorescente beaucoup plus grande.

L'équipe a pris des photos de la puce avec son microscope à fluorescence pour smartphone, et une application a calculé les concentrations de norovirus à partir du nombre de pixels des images. "La limite de détection la plus basse correspondait à environ 5 ou 6 particules de norovirus par échantillon, c'est donc très proche du niveau d'un seul virus, " Dit Yoon. Parce qu'à peine 10 particules virales peuvent causer des maladies chez les humains, la nouvelle méthode est suffisamment sensible pour des applications pratiques.

Récemment, Yoon et ses collègues ont rendu le système plus compact et portable en enfermant le microscope à fluorescence, source lumineuse et filtres optiques dans un boîtier imprimé en 3D. Ils ont également développé une application de cloud computing pour analyser les grandes images et renvoyer les résultats au smartphone. En outre, ils ont trouvé un moyen de concentrer les échantillons dans la puce de papier afin de pouvoir analyser des volumes d'échantillons beaucoup plus importants.

L'appareil pourrait détecter des quantités infimes de norovirus dans l'eau purifiée et les eaux usées récupérées, ce qui est très sale. L'eau du robinet, d'autre part, était enclin à l'erreur. "Nous pensons que le chlore dans l'eau du robinet affecte le dosage, ", déclare Yoon. "Nous ne pensons pas que ce sera un problème de traiter l'eau pour éliminer le chlore avant d'appliquer notre méthode. Pour tester l'utilisation du test sur le terrain, l'équipe collabore avec Kelly Reynolds, Doctorat., dans le même établissement, ainsi que Tucson Water.

Maintenant, Yoon et ses collègues travaillent sur l'utilisation de leur appareil basé sur un smartphone pour diagnostiquer les infections à norovirus chez les patients à un stade plus précoce qu'il n'est actuellement possible. Pour faire ça, ils prévoient d'analyser des échantillons de matières fécales. "Lorsque le norovirus atteint des niveaux détectables par d'autres méthodes, la personne est déjà gravement malade, " dit Yoon. " Mais si nous pouvons détecter le virus plus tôt, ils peuvent recevoir des soins médicaux plus tôt. » La détection précoce pourrait également aider à freiner la propagation de la maladie dans des situations surpeuplées comme les bateaux de croisière, où la distinction entre des maux d'estomac banals et une infection à norovirus pourrait guider les efforts de quarantaine ou accélérer le transfert d'un passager au port pour un traitement.