Eksperci NIST osiągają przełom techniczny w wykrywaniu koronaawirusa

„Po prostu idź dalej” to najsłynniejsze zdanie w pismach brytyjskiego pisarza E.M. Forstera.

Forster nalegał, aby czytelnicy Howard’s End poczynili osobisty postęp poprzez połączenie swojej racjonalnej strony ze stroną emocjonalną, ale wyrażenie „po prostu połącz” nabrało szerszego znaczenia w dzisiejszym klimacie intelektualnym. Rada Forstera zaczęła oznaczać zastosowanie spostrzeżeń z jednej dziedziny do rozwiązywania problemów w różnych, pozornie niezwiązanych ze sobą dziedzinach.

Przekonujący przykład tego procesu korelacji szczegółowo opisano w prezentacji dr Jun Yi z Wydziału Fizyki Kwantowej Laboratorium Pomiarów Fizycznych NIST i JILA, wcześniej znanego jako Wspólny Instytut Astrofizyki Laboratoryjnej (https://jila.colorado.edu/) w dniu 31 sierpnia 2023 r. w ramach nowo zainaugurowanej serii Lunch and Learn sponsorowanej przez Biuro ds. Nauki i Rozwoju (OL&D) Departamentu Handlu.

Wspólna sesja biurowa rozpoczęła się od opisu dokonanego przez Christophera Korensa, dyrektora ds. nauki NIST, zakresu misji NIST i zestawu technologii, które NIST rozwija, aby osiągnąć tę misję.

Korens opisał doktora Ye, zdobywcę nagrody Breakthrough Prize in Fundamental Physics w 2022 r., jako „jednego z najczęściej cytowanych obecnie na świecie badaczy zajmujących się fizyką eksperymentalną”.

Wystąpienie doktora Yee pt. „Od zegara atomowego do analizatora oddechu – ekstremalne wykrywanie na granicy kwantowej” ujawniło, w jaki sposób jego ponad 20-letnie badania nad zegarem atomowym przyczyniły się do opracowania alkomatu potrafiącego wykryć SARS-CoV-2 wirus. Infekcja powodująca chorobę COVID-19.

Podsumowano działanie zegara atomowego i wyjaśniono trwające dziesięciolecia poszukiwania stabilnego lasera NIST-u do pomiaru oscylacji elektronów wokół jądra atomowego. Dr Yee opisał, w jaki sposób optyczny grzebień częstotliwości opracowany przez Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) mierzy częstotliwość fal świetlnych.

Na początku pandemii COVID-19 na początku 2020 r. do dr Yi zwrócili się koledzy z Narodowej Akademii Nauk i federalnych agencji finansujących. Zastanawiali się, czy badania NIST dotyczące grzebieni częstotliwości można wykorzystać do wykrycia obecności zakażenia SARS-CoV-2 w ludzkim oddechu.

Oddychające cząsteczki zawierają mnóstwo informacji zdrowotnych. Doktor Ye i jego zespół wykorzystali szerokie możliwości analityczne uczenia maszynowego do identyfikacji pierwiastków śladowych powiązanych z różnymi schorzeniami. Stworzyli test, w którym wzięło udział 180 studentów z Uniwersytetu Kolorado w Boulder, z których połowa uzyskała pozytywny wynik testu na obecność Covid-19, a połowa negatywna. Wynikiem badań było znalezienie niezwykle dokładnego narzędzia do rozpoznawania obecności Covid-19.

Technologia opracowana przez dr Yee i jego zespół zapewnia niedrogą analizę oddechu w czasie rzeczywistym, która umożliwia wczesną diagnozę. Technologia ta ma dodatkowe potencjalne zastosowania w wykrywaniu przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), chorób wątroby i innych chorób.

Doktor Yi podziękował za wkład swoich współpracowników: Qizhong Liang, Jutta Toscano, Ya Zhu Chan, Andrew Shik, David Nisbett i ich kolegów z Instytutu Gila i Uniwersytetu Colorado Boulder.

Alkomat opracowany przez dr Ye i jego współpracowników to rzeczywisty przykład intuicji naukowej, która może poszerzać granice wiedzy naukowej poprzez wykrywanie powiązań między różnymi dziedzinami nauki i wykorzystywanie tej intuicji do pracy nad rozwiązaniami niezwykle interesującymi dla zwykłych ludzi.

Ten przypadek jest także przykładem procesu transferu technologii, który jest istotną częścią misji NIST. Doktor Yee i jego współpracownicy złożyli wniosek o patent na opracowaną przez siebie technologię alkomatu i uzyskali go. Firmy wyraziły zainteresowanie licencjonowaniem tej technologii. Komercjalizacja tej technologii przyczyni się do rozwoju gospodarki naszego kraju i zapewni społeczeństwu znaczne korzyści zdrowotne.