Direct-read monitor for airborne viral pathogens

空气传播病毒病原体的直读监测仪

基本信息

  • 批准号:
    9770710
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-04-18 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Aerosolized pathogens, such as Influenza viruses, can spread rapidly and silently throughout a population, causing severe outbreaks that can be difficult to control. Early detection of these airborne pathogens is key to controlling outbreaks, especially among vulnerable populations such as in hospitals, treatment centers or nursing homes. Yet available methods are neither rapid, nor portable. Current methods rely heavily on off-site laboratory analysis with detection using enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) to detect pathogen antigens and/or polymerase chain reaction (PCR) to detect pathogen nucleic acids in collected samples. This two-step process, collection followed by off-line laboratory analysis, significantly increases effort and time-to- detection. Moreover, traditional ELISA and PCR are complicated, and not amenable to automated detection of emerging outbreaks at the point of contact. Additionally, currently used bioaerosol collection methods tend to damage viral particles, making subsequent detection of viral antigens and nucleic acids difficult. These factors make current bioaerosol collection and detection systems suboptimal, and further renders them intractable for automated, real-time detection. Needed is a sensitive, portable, direct-reading, bioaerosol detection platform that can detect specific pathogens at the point of contact. Such an instrument would enable quick identification of outbreaks, and thereby enable rapid response to public health threats. Aerosol Devices Inc. is an early stage startup company that is developing an innovative bioaerosol collection system that is quiet, fully integrated, and inexpensive relative to traditional bioaerosol sampling systems. Using a gentle condensation collection approach that mimics the human lung, it produces high-quality, concentrated, small-volume liquid samples of viable bioaerosol pathogens that are ideally suited for microfluidic sensors. Likewise, Drs. Henry, Dandy, and Geiss at Colorado State University are actively developing innovative microfluidic electrochemical sensors to rapidly detect intact virus particles in biological samples. The electrochemical sensors are robust, inexpensive, and can provide near real-time feedback of the presence of ultralow concentrations of viral pathogens when used with liquid samples. Combining these two technologies will provide a unique solution for bioaerosol detection that addresses the current critical market need. In this Phase I STTR proposal, we will demonstrate a proof-of-principle system that combines the two innovative technologies to enable real-time detection of aerosolized viral particles. The proposed system synergizes Colorado State University strengths in infectious diseases, electrochemistry, and microfluidics with Aerosol Devices expertise in rapid and robust aerosol collection towards a single fully integrated system that can rapidly detect aerosolized pathogens, providing early warning of outbreaks and helping to save lives.
诸如流感病毒之类的气燃化病原体可以在整个人群中迅速而默默传播, 引起严重的暴发,可能难以控制。这些空中病原体的早期发现是 控制暴发,尤其是在弱势群体中,例如在医院,治疗中心或 疗养院。但是可用的方法既不是快速,也不是便携式的。当前方法在很大程度上依赖于现场 实验室分析使用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测到检测以检测病原体 抗原和/或聚合酶链反应(PCR)在收集的样品中检测病原体核酸。这 两步过程,收集到离线实验室分析,大大增加了努力和时间 检测。此外,传统的ELISA和PCR很复杂,不适合自动检测 接触点的新爆发。此外,当前使用的生物溶质收集方法倾向于 损害病毒颗粒,使病毒抗原和核酸的后续检测变得困难。这些因素 使当前的Bioaerosol收集和检测系统次优,并进一步使它们棘手 自动化的实时检测。需要的是一个敏感,便携式,直接阅读的生物Aerosol检测平台 可以在接触点检测特定的病原体。这样的仪器可以快速身份证明 爆发,从而使公共卫生威胁的快速反应。 Aerosol Devices Inc.是一家正在开发创新的生物Aerosol Collection的早期启动公司 相对于传统的生物Aerosol抽样系统,安静,完全集成且廉价的系统。使用 一种模仿人肺的温和冷凝收集方法,它会产生高质量的,集中的, 可行的生物体病原体的小体积液体样品,非常适合微流体 传感器。同样,博士。科罗拉多州立大学的亨利,丹迪和吉斯正在积极发展 创新的微流体电化学传感器,可快速检测到生物样品中完整的病毒颗粒。这 电化学传感器是健壮,廉价的,并且可以提供几乎实时的反馈 与液态样品一起使用时,病毒病原体的超低浓度。结合这两种技术 将为满足当前关键市场需求的生物体检测提供独特的解决方案。 在此阶段I STTR提案中,我们将展示一个结合两者的原理证明系统 创新技术可以实时检测气雾化病毒颗粒。提出的系统 与科罗拉多州立大学的传染病,电化学和微流体学协同作用 快速,强大的气溶胶收集中的气溶胶设备专业知识,用于单个完全集成的系统 可以迅速检测到雾化的病原体,提供爆发的预警并帮助挽救生命。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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