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La méthode biosensing ultra-sensible a pu diminuer le moment pour l'identification de COVID-19

Le professeur agrégé Jiangtao Cheng d'industrie mécanique et le professeur adjoint Wei Zhou électrique et d'ingénierie informatique ont développé une méthode biosensing ultra-sensible qui pourrait spectaculaire diminuer le laps de temps exigé pour vérifier la présence du virus COVID-19 dans un échantillon. Leur recherche pair-observée était publiée dans le nano d'ACS le 29 juin.

Il y a chambre significative d'améliorer le rythme du contrôle de coronavirus, Cheng et Zhou ont trouvé. Les tests actuels de la vérification COVID-19 ont besoin de quelques heures pour compléter, car la vérification de la présence du virus exige l'extraction et la comparaison du matériel génétique viral, un procédé de temps-intensif exigeant une suite d'opérations. La quantité de virus dans un échantillonnage est sujette également à l'erreur, et les patients qui ont eu le virus pendant un laps de temps plus court peuvent vérifier le négatif parce qu'il n'y a pas assez du virus présent pour déclencher un résultat positif.

Dans la méthode de Cheng et de Zhou, tout les contenu d'une gouttelette d'échantillonnage peut être trouvé, et il n'y a aucune extraction ou d'autres procédures pénibles. Le contenu d'un microdroplet est condensé et caractérisé en quelques minutes, réduisant rigoureusement la marge d'erreur et donnant une image claire des matériaux actuels.

La clavette à cette méthode est en produisant une surface au-dessus dont contenant de l'eau l'échantillon se déplace dans différentes voies. Sur des surfaces où les gouttes de l'eau peuvent « coller » ou « glissez, » le facteur déterminant est friction. Surfaces qui introduisent plus de gouttelettes d'eau de cause de friction pour s'arrêter, alors que moins de friction fait glisser des gouttelettes d'eau au-dessus de la surface désinhibée.

La méthode commence par mettre un échantillon rassemblé dans le liquide. Le liquide est alors introduit dans une surface conçue de substrat avec les deux régions de friction de ciel et terre. Les gouttelettes contenant l'échantillon déménageront plus rapidement dans quelques endroits mais attache dans l'autre grâce d'emplacement à une couche de nanoantenna qui introduit plus de friction. Celles-ci arrêt-et-vont des waterslides permettent à des gouttelettes d'eau d'être dirigées et transportées d'une mode programmable et reconfigurable. L'emplacement « arrêté » est très petit à cause d'une couche compliqué mise de nanotubes de carbone sur les micropillars repérés.

Ces endroits prescrits avec des nanoantennae sont déterminés en tant que détecteurs actifs. Le groupe de Cheng et de Zhou chauffe la surface de substrat de sorte que la gouttelette d'eau ancrée commence à se vaporiser. En comparaison de l'évaporation naturel, ce soi-disant évaporation Leidenfrost-aidé partiel fournit une force faisante de la lévitation qui fait flotter le contenu de la gouttelette vers le nanoantenna pendant que le liquide se vaporise. Le paquet de particules témoin rétrécit vers le centre contraint de la base de gouttelette, ayant pour résultat un envoi rapide-produit des molécules d'analyte.

Pour rapidement la détection et l'analyse de ces molécules, un faisceau laser est dirigé sur l'endroit avec bourrer-dans des molécules pour produire de leurs signes légers d'empreinte digital vibratoire, une description des molécules exprimées en formes d'onde. Cette méthode de contrôle par retour de l'information laser-activé est spectroscopie surface-améliorée appelée de Raman.

Toute la ceci se produit en juste quelques minutes, et le spectre d'empreinte digital et la fréquence du coronavirus peuvent être rapidement sélectionnés d'une ligne des caractéristiques renvoyées.

L'équipe de professeur Cheng et de Zhou poursuit un brevet sur la méthode, et poursuit également le financement des instituts nationaux pour que la santé fournisse la méthode pour l'usage répandu.

Source:
Journal reference:

Song, J., et al. (2020) Partial Leidenfrost Evaporation-Assisted Ultrasensitive Surface-Enhanced Raman Spectroscopy in a Janus Water Droplet on Hierarchical Plasmonic Micro-/Nanostructures. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c04239.