To urządzenie telefoniczne może przetestować pod kątem Covid-19 w mniej niż godzinę
Zaprogramowane nanokulki magnetyczne w połączeniu z gotowym telefonem komórkowym i wtyczkowym narzędziem diagnostycznym mogą zdiagnozować COVID-19 w 55 minut lub mniej, podają naukowcy. (Źródło: Jeff Fitlow/Rice)

Za pomocą zaprogramowanych nanokulek magnetycznych narzędzie diagnostyczne podłączane do zwykłego telefonu może zdiagnozować COVID-19 w 55 minut lub mniej.

Mikroprzepływowy chip wielkości stempla mierzy stężenie białka nukleokapsydu (N) SARS-CoV-2 w surowicy krwi ze standardowego nakłucia palca. Nanokulki wiążą się z białkiem SARS-CoV-2 N, biomarkerem COVID-19, w chipie i przenoszą je do czujnika elektrochemicznego, który wykrywa niewielkie ilości biomarkera.

Naukowcy twierdzą, że ich proces upraszcza obsługę próbek w porównaniu do metody opartej na wymazach Testy PCR które są szeroko stosowane do diagnozowania COVID-19 i muszą być analizowane w laboratorium.

„Wspaniałe w tym urządzeniu jest to, że nie wymaga ono laboratorium”, mówi Peter Lillehoj, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Rice. „Możesz wykonać cały test i wygenerować wyniki w miejscu pobrania, przychodni zdrowia, a nawet aptece. Cały system jest łatwy w transporcie i łatwy w użyciu.”


wewnętrzna grafika subskrypcji


Badanie pojawia się w czasopiśmie Czujniki ACS.

Lillehoj oraz doktorant i główny autor Jiran Li wykorzystali istniejące narzędzia biodetekcji i połączyli je z własnym doświadczeniem w opracowywaniu prostej diagnostyki, takiej jak plaster mikroigłowy wprowadzony w zeszłym roku do diagnozowania malaria.

Nowe narzędzie opiera się na nieco bardziej złożonym schemacie wykrywania, ale zapewnia dokładne, ilościowe wyniki w krótkim czasie. Aby przetestować urządzenie, laboratorium oparło się na oddanych próbkach surowicy od osób zdrowych i innych, u których wykryto COVID-19.

Lillehoj mówi, że dłuższa inkubacja daje dokładniejsze wyniki przy użyciu całej surowicy. Laboratorium odkryło, że 55 minut to optymalny czas dla mikroczipa na wykrycie białka SARS-CoV-2 N w stężeniach tak niskich jak 50 pikogramów (miliardowych części grama) na mililitr w całej surowicy. Mikrochip mógł wykryć białko N w jeszcze niższych stężeniach, przy 10 pikogramach na mililitr, w zaledwie 25 minut przez pięciokrotne rozcieńczenie surowicy.

W połączeniu z telefonem Google Pixel 2 i potencjostatem typu plug-in, urządzenie może dostarczyć pozytywną diagnozę przy stężeniu zaledwie 230 pikogramów dla całej surowicy.

„Istnieją standardowe procedury modyfikowania kulek za pomocą przeciwciała, które celuje w konkretny biomarker”, mówi Lillehoj. „Kiedy połączysz je z próbką zawierającą biomarker, w tym przypadku białko SARS-CoV-2 N, łączą się ze sobą”.

Kapilara jest używana do dostarczania próbki do chipa, który jest następnie umieszczany na magnesie, który przyciąga kulki w kierunku czujnika elektrochemicznego pokrytego przeciwciałami wychwytującymi. Koraliki wiążą się z chwytaniem Przeciwciała i generować prąd proporcjonalny do stężenia biomarkera w próbce.

Potencjostat odczytuje ten prąd i wysyła sygnał do aplikacji telefonu. Jeśli nie ma biomarkerów COVID-19, kulki nie wiążą się z czujnikiem i są wypłukiwane wewnątrz chipa.

Lillehoj twierdzi, że przemysłowi nie będzie trudno wyprodukować mikroprzepływowe chipy lub dostosować je do nowych szczepów COVID-19, jeśli i kiedy okaże się to konieczne.

O autorach

Badania wsparły National Institutes of Health, National Science Foundation i Rice University COVID-19 Research Fund. -

Oryginalne studium