Détection du SARS-CoV-2 et sécurité du personnel de santé

Les données récentes sur la pandémie de Covid-19 suggèrent que le personnel de santé est à risque d’infection par le SARS-CoV-2, en particulier s’il n’est pas équipé de protection personnelle adéquate. Toutefois, le risque de transmission par l’environnement, ainsi que le caractère adéquat ou non de l’équipement personnel de protection dans ce type de contexte, font encore l’objet de débats. A ce jour, ni la détection en temps réel du SARS-CoV-2, ni la comparaison directe des équipements de protection des soignant·es de patient·es Covid-19 n’ont été effectuées.

Dans le cadre de ce projet, nous validerons un nouveau biosenseur pour améliorer la détection et le monitoring constant du SARS-CoV-2 dans les gouttelettes ou les aérosols dans les chambres des patient·es Covid-19. Parallèlement, un essai clinique de pointe évaluera les avantages du port du masque chirurgical comparé au port du masque de protection respiratoire dans le contexte des soins aux patient·es Covid-19, tel que le recommande l’OMS.

Le système de détection en temps réel, intégrant un échantillonneur d’aérosols, un micro-processeur et un biosenseur LSPR (localized surface plasmon resonance), sera miniaturisé en un appareil portable et permettra la détection, la différenciation et l’identification précises du virus. Le biosenseur quantifiera l’excrétion virale dans l’air. Cela permettra de connaître les concentrations atmosphériques de virus dans les chambres des patient·es Covid-19 et à différentes distances des patient·es, et d’estimer plus facilement l’exposition au virus du personnel. L’essai randomisé par grappes mettra en perspective clinique les données obtenues par le biosenseur, pour choisir la stratégie adéquate de port du masque. Nous attendons des résultats montrant que porter le masque de protection respiratoire FFP2 de manière sélective n’est pas moins efficace que de le porter en permanence.

Ce projet fournira une méthode alternative et fiable pour le diagnostic clinique et un outil crucial pour le monitoring de la transmission du SARS-CoV-2. Le système de détection en temps réel apportera des données objectives au débat sur la contribution des gouttelettes et des aérosols à la transmission du SARS-CoV-2, et à l’évaluation du risque pour le personnel de santé. Combiner les données du biosenseur et les résultats cliniques devrait permettre d’améliorer les pratiques hospitalières de protection du personnel, et de réduire le risque d’infection nosocomiale par le SARS-CoV-2.

Développement d’un système de bio-détection en temps réel du SARS-CoV-2 pour améliorer la sécurité du personnel de santé pendant la pandémie de Covid-19.

Recent results demonstrated an increased risk of COVID-19 infection among healthcare workers (HCW), particularly when access to personal protective equipment (PPE) was inadequate. During the COVID-19 pandemic, access to PPE has become complicated by a surge in worldwide demand combined with production limitations and logistical barriers. Since their introduction in hospitals in the 1990s, filtering facepiece (FFP) masks, mostly of the FFP2 type, are used by HCWs to protect themselves against bioaerosols due to tuberculosis, measles and selected respiratory viruses. The COVID-19 pandemic due to the novel SARS-CoV-2 has sparked debate around judicious and safe use of face masks for the protection of HCWs who provide direct care for COVID-19 patients. At the heart of the discussion is the question whether SARS-CoV-2 is transmitted by droplets or aerosols, or by both. While the former are large (>5µm) and fall rapidly to the ground, the latter are small (<5µm) and can stay in the air and travel much farther than the 1-2 metres normally considered a safe distance to infected patients. Today, we have little information on physical spread and infectious dose of SARS-CoV-2, and the discussion about the choice of face masks is based on indirect data. The starting hypothesis of this project is that decision-making regarding mask-wearing for HCW in the current situation of inadequate mask supply, coupled with uncertainty regarding airborne COVID-19 transmission, can be improved if direct detection of SARS-CoV-2 in aerosols can be implemented in clinical situations where aerosolisation is expected. This would be achieved by installing biosensors. Currently, the reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) technology is the most sensitive method for SARS-CoV-2 detection in respiratory secretions and it is routinely used to diagnose COVID-19. A reliable biosensing system that can detect SARS-CoV-2 rapidly, quantitatively and in real-time, supplementing RT-PCR technology would significantly help to understand SARS-CoV-2 transmission and inform recommendations for safe and practical use of PPE, and particularly face masks. In this project, we will validate a novel dual-functional, localized surface plasmon resonance (LSPR) biosensor to improve detection and on-line monitoring of SARS-CoV-2 in clinical settings. The two-dimensional gold nano-islands (AuNIs), functionalized with complementary DNA, can perform sensitive detection of selected sequences from SARS-CoV-2 through nucleic acid hybridization. For better sensing performance, the plasmonic photothermal effect, generated by the same AuNIs chip, and an additional laser irradiance can elevate the local temperature and facilitate the specific discrimination of two similar gene sequences. We aim to integrate a bioaerosol sampling system with a specific biosensor, to allow continuous real-time monitoring the shedding of SARS-CoV-2 virus in droplets or aerosols, aiming to rapidly and continuously collect airborne virus with a high collection efficiency and stable microbial recovery. The collected virus can be efficiently enriched in the sampling liquid and subsequently introduced into the integrated micro-system for virus lysis and nucleic acid extraction. This system is to be tested in clinical situations and with real COVID-19 patients with the aim to understand transmission of SARS-CoV-2 in patient surroundings. In parallel, a cluster-randomised, controlled, cross-over study will evaluate the benefits of wearing surgical masks vs. FFP2 masks during COVID-19 patient care (outside aerosol-generating procedures). To date, no study has combined virus detection technology with a cluster-randomised trial to address the question of appropriate face mask usage in COVID-19 care.