Šíří se viry v metru? Vědci prověří bezpečnost pražské MHD

Zda jsou prostory autobusů, tramvají a vlakových souprav metra zcela bezpečné, vrtá hlavou mnoha lidem. I přes ujišťování Dopravního podniku hlavního města Prahy, že všechny interiéry důkladně dezinfikuje, pro jistotu omezili cestování. Provozovatel pražské hromadné dopravy proto inicioval spolupráci s Akademií věd ČR. Experti v dubnu prověří na pět set vzorků z povrchů i ze vzduchu ve vozech a na nástupištích na přítomnost infekčního koronaviru. Využijí k tomu biosenzor z dílny Fyzikálního ústavu AV ČR.

Za poslední rok se výrazně proměnily naše představy bezpečí. Nemoc covid-19 obrátila svět, jak jsme ho znali, vzhůru nohama. Roušky a respirátory se staly nezbytnou výbavou téměř na každém kroku, pravidelně používáme dezinfekci rukou ze stojanů, které vyrostly jako houby po dešti. V řadě firem se proměnila pracovní kultura, kancelářské budovy se vyprázdnily a domovy naopak často slouží jako kanceláře.

Bezdotykové cestování
Ze strachu před nákazou lidé také méně využívají městskou hromadnou dopravu. Chodí více pěšky, využívají vlastní automobily nebo zkrátka zůstávají doma. Odborníci totiž vyslali jasný signál, že virus dokáže v uzavřených prostorech ulpívat i na površích a přežívat na nich hodiny až dny. Nelze se tedy cestujícím divit, že se v metru raději nedotýkají madel. Jsou ale jejich obavy oprávněné?

Výzkumníci v pilotní studii, která proběhla během února 2021, otestovali například i kabiny řidičů tramvají.

Na to se pokusí odpovědět tým vědců z Fyzikálního ústavu AV ČR. V rozsáhlé studii díky unikátní technologii prověří pět set vzorků získaných v Praze jednak z povrchů úchytů, tyčí, sedadel, tlačítek na jízdenkových automatech či madel eskalátorů ve vlakových soupravách metra i ve vestibulech, autobusech či tramvajích a jednak ze vzduchu přítomného v těchto prostorách.

„Je naprosto jasné, že největší přenos nákazy je z člověka na člověka, ale přenos z povrchů nesmíme úplně ignorovat, zvláště v tomto období, kdy začínají alergie. Lidem teče z nosu, svědí je oči, takže si je promnou, utřou nos a pak se chytí madla – a za chvíli zase s prsty do očí. Na oči se často zapomíná, přitom jsou pro virus přímou bránou do těla,“ říká Alexandr Dejneka, vedoucí oddělení optických a biofyzikálních systémů ve Fyzikálním ústavu AV ČR.

Jak také soudí, nelze se spoléhat na teplejší počasí, které by podle některých názorů mohlo koronavirus zbrzdit. Na jaře lidé naopak nemají důvod nosit rukavice, jež pro virus v zimních měsících představovaly určitou překážku na cestě do lidského těla.

Alexandr Dejneka z Fyzikálního ústavu AV ČR

Vibrující krystal
V čem ale mohou zrovna fyzici pomoci při odhalování virové nákazy? Odpověď zní: díky biočipu s vibrující krystalovou destičkou. Vyvinul ji tým Hany Lísalové původně pro úplně jiný účel – biočipy měly odhalovat například nebezpečné bakterie v potravinách. S příchodem pandemie covidu-19 ale vědci pochopili, že metoda se dá snadno přenastavit i na detekci viru SARS-CoV-2.

Slibná technologie se dokonce nedávno zapojila do vývoje prototypu přístroje, který by mohl stát u vchodu do firem a zaměstnanci by se u panelu vypadajícího jako automat na kávu jeden po druhém testovali odběrem ze slin.

Zdá se, že využití vibrujících krystalů není omezené pouze na vzorky získané bezprostředně od lidí. Zareagovat dokážou i na přítomnost viru ve vzduchu nebo na povrchu věcí. Jak bude sběr takových vzorků a testování samo probíhat?

Z madla do zkumavky
Výzkumníci budou mít k dispozici speciální odběrovou sadu. Její součástí je zkumavka naplněná transportním roztokem a výtěrová tyčinka. Ve vybraných prostorách a dopravních prostředcích MHD, které jezdí okolo velkých pražských nemocnic, vědci tyčinkou setřou různé typy povrchů. Tyčinka pak rovnou poputuje do zkumavky, která se zašroubuje.

Roztok ve zkumavce má za cíl zkapalnit vzorek, aby pak mohl být otestován biosenzorem.

Pro detekci viru ze vzduchu odborníci využijí odběrové zařízení s kapacitou 80 až 160 litrů za minutu, jež pro tento účel vyvinuli ve spolupráci s Národním centrem kompetence MATCA. „Používáme speciální filtrační destičky, přes které je nasáván vzduch a jsou v nich zachytávány částice koronaviru,“ vysvětluje Alexandr Dejneka. Zařízení bude vzduch nasávat po dobu dvaceti až šedesáti minut. Pak se filtrační destička pinzetou vyjme a vloží do zkumavky s kapalinou.

Další postup už je stejný pro stěry i vyfiltrované částice vzduchu. Tekutinu se vzorkem vědci v laboratoři přivedou k biočipu propojenému s mikrofluidní celou. „Samotným senzorem je krystal, který vibruje určitou frekvencí. Pokud se na něj naváže hledaná látka, způsobí to odezvu senzoru a frekvence se změní. Citlivost detekce je přitom v řádu nanogramů na centimetr čtvereční. Takže jsme schopni zjistit změnu signálu i u miniaturních výchylek,“ objasňuje technologii Hana Lísalová.

Materiál biočipu je na odchyt koronaviru přímo koncipován. Pokrývá ho tenká vrstva speciálního polymeru, který unikátním způsobem zachytává hledané látky ze vzorku a zároveň ignoruje vše ostatní, co v něm plave. A že toho na madlech v MHD bude!

Citlivost detekce biosenzoru je v řádu nanogramů na centimetr čtvereční. (CC)

Na trase Praha – České Budějovice
Pro ověření správné detekce biosenzoru se vědci rozhodli každý z pěti set vzorků otestovat dvakrát či třikrát. Navíc jejich kolegové z Biologického centra AV ČR a Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity provedou i kontrolní PCR test. „De facto jsme si na měsíc zarezervovali jejich českobudějovické laboratoře. Budou tam probíhat jak biočipové, tak PCR analýzy,“ poznamenává Alexandr Dejneka. 

V případě, že by byl nějaký vzorek shledán pozitivním, bude u něj potřeba provést ještě kultivaci. „Pokud odeberete vzorek přímo z nosohltanu nebo slin a vyjde pozitivní v PCR testu, je tento člověk s nejvyšší pravděpodobností infekční, kdežto je-li v PCR testu pozitivní vzorek z nějakého povrchu, neznamená to automaticky, že je infekční. Pozitivita svědčí o tom, že v něm zřejmě zůstaly zbytky detekovatelné RNA, ale virus už může být neaktivní, tedy neškodný. Kultivací zjistíme, zda se množí, či ne,“ říká vědec.

Právě kvůli kultivaci si na výsledky výzkumu budeme muset chvíli počkat. Nejpozději by měly být známy na přelomu května a června 2021.

Inspirace z Velké Británie
Podobný projekt už dvakrát proběhl v Londýně. Tamní provozovatel městské hromadné dopravy Transport for London a Královská univerzita loni na podzim a pak znovu letos v lednu v londýnském metru a autobusech žádné výrazné stopy po viru SARS-CoV-2 nezjistily. V českém prostředí dosud taková studie neexistuje.

Přístrojem pro filtrování vzduchu, vytvořeným na míru, proteče 80 až 160 litrů za minutu.

Dopravní podnik hlavního města Prahy v roce 2019 vykázal přes miliardu cestujících. Statistická data o roce 2020 ještě nejsou k dispozici, ale je zřejmé, že počet osob, které se svezly pražským metrem, tramvajemi či autobusy, byl loni podstatně nižší.

Letos v lednu proto dopravní podnik oslovil akademickou sféru, aby mu pomohla se zmapováním situace po vzoru Londýna, s cílem učinit cestování po Praze co možná nejbezpečnější. Součástí dohody o vzájemné spolupráci mezi DPP a Fyzikálním ústavem AV ČR je totiž komplexní poradenství překračující testování povrchů či vzduchu na přítomnost koronaviru.

---

O vývoji přístroje, který by mohl pomoci při každodenním testování zaměstnanců, jsme hovořili s Hanou Lísalovou už letos v lednu. V rozhovoru prozradila podrobnosti o unikátní technologii i to, jak se bude lišit od automatu na kávu.

Rozhovor s vědkyní přinesl i časopis A / Věda a výzkum, kde se můžete dozvědět další zajímavosti o vynálezu či o tom, jak dokáže skloubit špičkovou výzkumnou práci s rolí matky tří dětí i se zrakovým handicapem.

Text: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Petr Hejna, DPP; archiv Alexandra Dejneky; René Volfík, FZÚ AV ČR; Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

 Text a fotografie označené (CC) jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• V Praze odstartovala největší mezinárodní konference o materiálovém modelování
• Z čeho se skládá kosmické záření? Napoví přelomová metoda českého fyzika
• Tuk je možné vydolovat i z tisíce let staré keramiky, říká Veronika Brychová
• Svérázná říše umělé inteligence. Máme se jako lidstvo bát, nebo být nadšení?
• Přelomové datování. První lidé přišli do Evropy už před 1,4 milionu let
• Přitažlivá nepřitažlivost. Vědci experimentálně potvrdili novou formu magnetismu
• Krása neviditelného krystalu. Jak se zkoumá skrytý svět atomů a molekul
• Planetky neboli asteroidy: jak pomáhají vědcům při dobývání a výzkumu vesmíru
• Nová krystalografická metoda pomůže ve vývoji léků i rychlejších počítačů
• Dva bratři Jungwirthové, dva prestižní evropské granty ve výši 120 milionů korun