Geprogrammeerde magnetiese nanobolletjies gekoppel aan 'n outomatiese selfoon en insteekdiagnose-instrument kan COVID-19 binne 55 minute of minder diagnoseer, berig navorsers. (Krediet: Jeff Fitlow / Rice)
Die mikrofluïdiese chip met die seëlgrootte meet die konsentrasie van SARS-CoV-2 nukleokapsied (N) proteïen in bloedserum vanaf 'n standaard vingerprik. Die nanokrale bind aan SARS-CoV-2 N-proteïen, 'n biomerker vir COVID-19, in die chip en vervoer dit na 'n elektrochemiese sensor wat klein hoeveelhede van die biomerker opspoor.
Die navorsers meen hul proses vereenvoudig die hantering van monsters in vergelyking met die wat deur die depper gebruik word PCR toetse wat wyd gebruik word om COVID-19 te diagnoseer en in 'n laboratorium ontleed moet word.
"Wat goed is aan hierdie toestel, is dat daar geen laboratorium nodig is nie," sê Peter Lillehoj, medeprofessor in meganiese ingenieurswese aan die Rice Universiteit. 'U kan die hele toets uitvoer en die resultate op die versamelingsterrein, gesondheidskliniek of selfs in 'n apteek genereer. Die hele stelsel is maklik vervoerbaar en maklik om te gebruik. "
Die navorsing verskyn in die joernaal ACS Sensors.
Lillehoj en afgestudeerde student en hoofskrywer Jiran Li het gebruik gemaak van bestaande biosensing-instrumente en dit gekombineer met hul eie ervaring in die ontwikkeling van eenvoudige diagnostiek, soos 'n mikronaaldvlek wat verlede jaar ingestel is om te diagnoseer malaria.
Die nuwe instrument is afhanklik van 'n effens meer komplekse opsporingskema, maar lewer akkurate, kwantitatiewe resultate in 'n kort tydjie. Om die toestel te toets, het die laboratorium gesteun op geskenkde serummonsters van mense wat gesond was en ander wat COVID-19-positief was.
Lillehoj sê 'n langer inkubasie lewer akkurater resultate as die hele serum gebruik word. Die laboratorium het bevind dat 55 minute 'n optimale tydsduur vir die mikroskyfie was om SARS-CoV-2 N-proteïen aan te dui in konsentrasies van net 50 pikogram (miljardste gram) per milliliter in die hele serum. Die mikroskyfie kon binne slegs 10 minute N-proteïen in selfs laer konsentrasies, met 25 pikogram per milliliter, opspoor deur die serum vyfvoudig te verdun.
Gekoppel aan 'n Google Pixel 2-telefoon en 'n inprop-potensiostaat, kan die toestel 'n positiewe diagnose lewer met 'n konsentrasie van so laag as 230 picogram vir die hele serum.
"Daar is standaardprosedures om die krale aan te pas met 'n teenliggaam wat op 'n spesifieke biomarker teiken," sê Lillehoj. "As u dit kombineer met 'n monster wat die biomerker bevat, in hierdie geval SARS-CoV-2 N-proteïen, bind dit aan mekaar."
'N Kapillêre buis word gebruik om die monster aan die skyfie af te lewer, wat dan op 'n magneet geplaas word wat die krale na 'n elektrochemiese sensor trek, bedek met teenliggaampies. Die krale bind aan die vangs teenliggaampies en genereer 'n stroom wat eweredig is aan die konsentrasie biomerker in die monster.
Die potensiostat lees die stroom en stuur 'n sein na sy telefoonprogram. As daar geen COVID-19-biomerkers is nie, bind die krale nie aan die sensor nie en word dit binne-in die chip weggespoel.
Lillehoj sê dit sal vir die bedryf nie moeilik wees om die mikrovloeistofskyfies te vervaardig of om dit aan te pas by nuwe COVID-19-stamme as en wanneer dit nodig word nie.
Die National Institutes of Health, die National Science Foundation en die Rice University COVID-19 Research Fund het die navorsing ondersteun. -