Запрограмовані магнітні наношарики в парі з готовим мобільним телефоном та підключається діагностичним інструментом можуть діагностувати COVID-19 за 55 хвилин або менше, повідомляють дослідники. (Кредит: Джефф Фітлов / Райс)
За допомогою запрограмованих магнітних наногранул діагностичний засіб, який підключається до готового телефону, може діагностувати COVID-19 за 55 хвилин або менше.
Мікрофлюїдний чіп розміром з марку вимірює концентрацію нуклеокапсиду (N) SARS-CoV-2 у сироватці крові від стандартного уколу пальця. Наношарки зв'язуються з білком SARS-CoV-2 N, біомаркером для COVID-19, у чіпі та транспортують його до електрохімічного датчика, який виявляє мінімальну кількість біомаркера.
Дослідники кажуть, що їхній процес спрощує обробку зразків порівняно з мазками ПЛР-тести які широко використовуються для діагностики COVID-19 і потребують аналізу в лабораторії.
"Чудовим у цьому пристрої є те, що для нього не потрібна лабораторія", - говорить Пітер Ліллехой, доцент кафедри машинобудування в Університеті Райса. «Ви можете провести весь тест і отримати результати на місці збору, в амбулаторії або навіть в аптеці. Вся система легко транспортується і проста у використанні ".
Дослідження з’являється в журналі Датчики ACS.
Ліллехой та аспірант та провідний автор Джиран Лі скористались існуючими інструментами біосенсибілізації та поєднали їх із власним досвідом розробки простої діагностики, як пластир для мікроігл, представлений минулого року для діагностики малярія.
Новий інструмент спирається на дещо складнішу схему виявлення, але забезпечує точні кількісні результати за короткий проміжок часу. Для тестування пристрою лабораторія спиралася на донорські зразки сироватки від здорових людей та інших, які були COVID-19-позитивними.
Ліллехой каже, що довша інкубація дає точніші результати при використанні цілої сироватки. Лабораторія виявила, що 55 хвилин - це оптимальна кількість часу для того, щоб мікрочіп відчував білок SARS-CoV-2 N при концентраціях до 50 пікограм (мільярдні частки грама) на мілілітр у цілій сироватці. Мікрочіп міг виявити N білок у ще менших концентраціях, при 10 пікограмах на мілілітр, лише за 25 хвилин, розводячи сироватку в п'ять разів.
У парі з телефоном Google Pixel 2 та вбудованим потенціостатом пристрій може поставити позитивний діагноз із концентрацією до 230 пікограм для цілої сироватки.
"Існують стандартні процедури модифікації кульки антитілом, яке націлене на певний біомаркер", - говорить Ліллехой. «Коли ви поєднуєте їх із зразком, що містить біомаркер, у цьому випадку білок SARS-CoV-2 N, вони зв’язуються між собою».
Капілярна трубка використовується для доставки зразка до чіпа, який потім поміщається на магніт, який тягне кульки до електрохімічного датчика, покритого захоплюючими антитілами. Намистини прив'язуються до захоплення Антитіла і генерують струм, пропорційний концентрації біомаркеру у зразку.
Потенціостат зчитує цей струм і надсилає сигнал у свій телефонний додаток. Якщо біомаркерів COVID-19 немає, кульки не зв’язуються з датчиком і змиваються всередині мікросхеми.
Ліллехой каже, що для промисловості не складе труднощів виготовити мікрорідкі мікросхеми або адаптувати їх до нових штамів COVID-19, якщо і коли це стане необхідним.
Про авторів
Національні інститути охорони здоров’я, Національний науковий фонд та Науково-дослідний фонд COVID-19 університету Райса підтримали дослідження. -
