Ohjelmoidut magneettiset nanohelmet yhdistettynä valmiiseen matkapuhelimeen ja plug-in-diagnostiikkatyökaluun voivat diagnosoida COVID-19: n 55 minuutissa tai vähemmän, tutkijat raportoivat. (Luotto: Jeff Fitlow / Rice)
Ohjelmoitujen magneettisten nanohelmien avulla diagnostiikkatyökalu, joka kytketään valmiiseen puhelimeen, voi diagnosoida COVID-19: n enintään 55 minuutissa.
Leiman kokoinen mikrofluidisiru mittaa SARS-CoV-2-nukleokapsidi (N) -proteiinin pitoisuuden veriseerumissa tavallisesta sormenpistosta. Nanohelmet sitoutuvat sirussa olevaan SARS-CoV-2 N -proteiiniin, COVID-19: n biomarkkeriin, ja kuljettavat sen sähkökemialliseen anturiin, joka havaitsee pienet määrät biomerkkiainetta.
Tutkijoiden mukaan niiden prosessi yksinkertaistaa näytteiden käsittelyä vanupuikkoihin verrattuna PCR-testit joita käytetään laajalti COVID-19: n diagnosointiin ja jotka on analysoitava laboratoriossa.
"Tässä laitteessa on hienoa, että se ei vaadi laboratoriota", sanoo Rice-yliopiston konetekniikan apulaisprofessori Peter Lillehoj. ”Voit suorittaa koko testin ja tuottaa tulokset keräyspaikalla, terveysklinikalla tai jopa apteekissa. Koko järjestelmä on helposti kuljetettava ja helppo käyttää. "
Tutkimus näkyy lehdessä ACS-anturit.
Lillehoj ja jatko-opiskelija ja pääkirjoittaja Jiran Li hyödynsivät olemassa olevia biosensointityökaluja ja yhdistivät ne omaan kokemukseensa yksinkertaisen diagnostiikan kehittämisestä, kuten viime vuonna käyttöönotetusta mikroneulalaastarista diagnoosin tekemiseksi. malaria.
Uusi työkalu perustuu hieman monimutkaisempaan havaitsemisjärjestelmään, mutta tuottaa tarkkoja, määrällisiä tuloksia lyhyessä ajassa. Laitteen testaamiseksi laboratorio luotti terveiden ihmisten ja muiden COVID-19-positiivisten lahjoitettuihin seeruminäytteisiin.
Lillehoj sanoo, että pidempi inkubaatio tuottaa tarkempia tuloksia käytettäessä koko seerumia. Laboratorio havaitsi, että 55 minuuttia oli optimaalinen aika mikrosirulle havaita SARS-CoV-2 N -proteiini pitoisuuksina niinkin alhaisina kuin 50 pikogrammaa (miljardisosaa grammaa) / millilitra koko seerumissa. Mikrosiru pystyi havaitsemaan N-proteiinin vielä pienemmissä pitoisuuksissa, 10 pikogrammaa millilitrassa, vain 25 minuutissa laimentamalla seerumi viisinkertaiseksi.
Yhdistettynä Google Pixel 2 -puhelimen ja plug-in potentiostaatin kanssa laite pystyi tuottamaan positiivisen diagnoosin, jonka pitoisuus oli niinkin alhainen kuin 230 pikogrammaa koko seerumille.
"On olemassa tavanomaisia menettelyjä helmien modifioimiseksi vasta-aineella, joka kohdistuu tiettyyn biomarkkeriin", Lillehoj sanoo. "Kun yhdistät ne näytteen, joka sisältää biomarkkerin, tässä tapauksessa SARS-CoV-2 N -proteiinin, ne sitoutuvat toisiinsa."
Näytteen toimittamiseksi sirulle käytetään kapillaariputkea, joka sitten asetetaan magneetille, joka vetää helmiä kohti sieppausvasta-aineilla päällystettyä sähkökemiallista anturia. Helmet sitoutuvat sieppaukseen vasta-aineita ja muodostamaan virta, joka on verrannollinen biomarkkerin pitoisuuteen näytteessä.
Potentiostaatti lukee kyseisen virran ja lähettää signaalin puhelinsovellukseensa. Jos COVID-19-biomarkkereita ei ole, helmet eivät tartu anturiin ja ne pestään sirun sisälle.
Lillehoj sanoo, että teollisuuden ei olisi vaikeaa valmistaa mikrofluidisiruja tai mukauttaa niitä uusiin COVID-19-kantoihin, jos ja kun se on tarpeen.
Tietoja Tekijät
Kansalliset terveysinstituutit, kansallinen tiedesäätiö ja Rice University COVID-19 -tutkimusrahasto tukivat tutkimusta. -
