Nanobelele magnetice programate asociate cu un telefon mobil de la raft și cu un instrument de diagnosticare plug-in pot diagnostica COVID-19 în 55 de minute sau mai puțin, raportează cercetătorii. (Credit: Jeff Fitlow/Rice)
Cu ajutorul nanobile magnetice programate, un instrument de diagnosticare care se conectează la un telefon disponibil poate diagnostica COVID-19 în 55 de minute sau mai puțin.
Cipul microfluidic de dimensiunea ștampilei măsoară concentrația proteinei nucleocapside (N) SARS-CoV-2 în serul de sânge dintr-o înțepătură standard de deget. Nanoperlele se leagă de proteina SARS-CoV-2 N, un biomarker pentru COVID-19, în cip și o transportă la un senzor electrochimic care detectează cantități mici de biomarker.
Cercetătorii spun că procesul lor simplifică manipularea probelor în comparație cu tampoane Testele PCR care sunt utilizate pe scară largă pentru a diagnostica COVID-19 și trebuie analizate într-un laborator.
„Ceea ce este grozav la acest dispozitiv este că nu necesită un laborator”, spune Peter Lillehoj, profesor asociat de inginerie mecanică la Universitatea Rice. „Puteți efectua întregul test și genera rezultatele la locul de colectare, clinica de sănătate sau chiar o farmacie. Întregul sistem este ușor de transportat și ușor de utilizat.”
Cercetarea apare în jurnal Senzori ACS.
Lillehoj și studentul absolvent și autorul principal Jiran Li au profitat de instrumentele de biodetecție existente și le-au combinat cu propria lor experiență în dezvoltarea unor diagnostice simple, precum un plasture cu microac introdus anul trecut pentru a diagnostica malarie.
Noul instrument se bazează pe o schemă de detectare puțin mai complexă, dar oferă rezultate cantitative precise într-o perioadă scurtă de timp. Pentru a testa dispozitivul, laboratorul s-a bazat pe mostre de ser donate de la oameni care erau sănătoși și alții care erau pozitivi pentru COVID-19.
Lillehoj spune că o incubație mai lungă dă rezultate mai precise atunci când se utilizează ser întreg. Laboratorul a constatat că 55 de minute reprezintă o perioadă optimă de timp pentru ca microcipul să detecteze proteina SARS-CoV-2 N la concentrații de până la 50 de picograme (miliarde de gram) pe mililitru în ser întreg. Microcipul ar putea detecta proteina N în concentrații și mai mici, la 10 picograme pe mililitru, în doar 25 de minute prin diluarea serului de cinci ori.
Împreună cu un telefon Google Pixel 2 și un potențiostat plug-in, dispozitivul ar putea oferi un diagnostic pozitiv cu o concentrație de până la 230 de picograme pentru ser întreg.
„Există proceduri standard pentru a modifica margelele cu un anticorp care vizează un anumit biomarker”, spune Lillehoj. „Când le combinați cu o probă care conține biomarkerul, în acest caz proteina SARS-CoV-2 N, se leagă împreună.”
Un tub capilar este folosit pentru a livra proba la cip, care este apoi plasat pe un magnet care trage margele spre un senzor electrochimic acoperit cu anticorpi de captare. Mărgelele se leagă de captură anticorpi și generează un curent proporțional cu concentrația de biomarker din probă.
Potențiostatul citește acel curent și trimite un semnal către aplicația de telefon. Dacă nu există biomarkeri COVID-19, margelele nu se leagă de senzor și sunt spălate în interiorul cipului.
Lillehoj spune că nu ar fi dificil pentru industrie să fabrice cipurile microfluidice sau să le adapteze la noile tulpini de COVID-19, dacă și când va fi necesar.
Despre Autori
Institutul Național de Sănătate, Fundația Națională pentru Știință și Fondul de Cercetare COVID-19 al Universității Rice au susținut cercetarea. -
