رویکرد جدیدی برای تشخیص ویروس کرونا ابداع شده که می‌تواند منجر به آزمایش‌هایی شود که سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و کم‌اشتباه‌تر نسبت به روش‌های تشخیص موجود باشند. به گفته محققان، اگرچه کار، بر اساس اثرات کوانتومی، هنوز در حد تئوری است، اما این آشکارسازها می‌توانند به طور بالقوه برای شناسایی هر ویروسی سازگار شوند.
این رویکرد جدید در مقاله‌ای در مجله Nano Letters توسط چانگائو لی، دانشجوی دکترای MIT پائولا کاپلارو، استاد علوم و مهندسی هسته‌ای و فیزیک و روح الله سلیمان و محمد کهندل از دانشگاه واترلو منتشر شده است.
آزمایش‌های موجود برای تشخیص ویروس کرونا شامل آزمایش‌های سریعی است که پروتئین‌های ویروسی خاص را شناسایی می‌کند و همچنین آزمایش‌های واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) که چندین ساعت طول می‌کشد تا پردازش شوند. هیچ یک از این آزمایش‌ها نمی‌توانند مقدار ویروس موجود را با دقت بالا تعیین کنند. حتی تست‌های PCR به‌عنوان استاندارد طلایی ممکن است دارای نرخ منفی کاذب بیش از ۲۵ درصد باشند. در مقابل، تجزیه و تحلیل‌های این تیم نشان می‌دهد که این آزمایش جدید می‌تواند نرخ منفی کاذب زیر ۱ درصد داشته باشد. این آزمایش همچنین می‌تواند آنقدر حساس باشد که فقط چند صد رشته از RNA ویروسی را در عرض یک ثانیه تشخیص دهد.
رویکرد جدید محققان از نقایص مقیاس اتمی در تکه‌های کوچک الماس که به مراکز خالی نیتروژن (NV) معروف هستند، استفاده می‌کند. این عیوب کوچک ساختاری به لطف اثرات کوانتومی که در شبکه بلوری الماس رخ می دهد، به اغتشاشات بسیار حساس هستند و برای طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های حسگری که نیاز به حساسیت بالایی دارند، مورد بررسی قرار می‌گیرند.
این روش جدید شامل پوشاندن نانوالماس‌های حاوی این مراکز NV با ماده‌ای است که به صورت مغناطیسی با آنها جفت شده و تنها با توالی RNA خاص ویروس پیوند می‌دهند. هنگامی که RNA ویروس در محیط وجود دارد و به این ماده متصل می‌شود، اتصال مغناطیسی را مختل می‌کند و باعث ایجاد تغییراتی در فلورسانس الماس می‌شود که به راحتی با حسگر نوری مبتنی بر لیزر قابل تشخیص است.
این حسگر از مواد ارزان قیمت استفاده می‌کند و به گفته محققان، این فناوری می‌تواند برای تجزیه و تحلیل یک دسته کامل از نمونه‌ها به صورت همزمان زمان، اقدام کنند. پوشش مبتنی بر گادولینیوم با مولکول‌های آلی تنظیم‌شده با RNA را می‌توان با استفاده از فرآیندها و مواد شیمیایی رایج تولید کرد و لیزرهایی که برای خواندن نتایج استفاده می‌شوند با نشانگرهای لیزر سبز تجاری ارزان و گسترده قابل مقایسه هستند.
در حالی که این کار اولیه مبتنی بر شبیه‌سازی‌های ریاضی دقیق بود که ثابت می‌کرد سیستم می‌تواند اصولاً کار کند، این تیم به کار بر روی تبدیل آن به یک دستگاه در مقیاس آزمایشگاهی برای تأیید پیش‌بینی‌ها ادامه می‌دهد. لی می‌گوید: «ما نمی‌دانیم چه مدت طول می‌کشد تا محصول نهایی را ارائه دهیم.»
برنامه آنها ابتدا انجام یک آزمایش اثبات اصول اولیه است و سپس کار بر روی روش‌هایی برای بهینه‌سازی سیستم برای کارکرد آن بر روی برنامه‌های کاربردی تشخیص ویروس واقعی انجام می‌شود. به گفته پژوهشگران، حتی اگر در تبدیل این نمونه آزمایشگاهی به یک دستگاه نیاز به کار پیچیده‌ای باشد، آنقدر حاشیه زیادی از منفی‌های کاذب کمتری از این کار پیش‌بینی می‌شود که احتمالاً همچنان مزیت قوی نسبت به آزمایش‌های PCR استاندارد در این زمینه خواهد داشت. حتی اگر دقت نتایج این دستگاه با روش‌های رایج یکسان بود هم این روش همچنان مزیت بزرگی در ارائه نتایج خود در عرض چند دقیقه به‌جای نیاز به چندین ساعت خواهد داشت.