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la plate-forme biosensing de nanoparticle estampée par 3D trouve les anticorps SARS-CoV-2 dans des secondes

Les pandémies provoquées par les agents infectieux nouveaux aiment les durées du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère, du choc de Zika, ou de virus Ebola sérieusement santé des personnes et tout en également accablant des systèmes de santé partout dans le monde. Le dépistage précoce et le diagnostic permettent l'isolement des patients infectés et entrent en contact avec la découverte, qui peut atténuer l'écart du virus et sauver des durées, particulièrement quand un nombre important des patients sont asymptomatique.

Méthodes actuelles employées dans le dépistage SARS-CoV-2

Développer des méthodes d'essai bonnes marchées et rapides pour le dépistage précoce de l'infection a toujours été un défi tout en traitant la pandémie du courant COVID-19. Actuellement, deux approches sont employées pour le dépistage de l'infection COVID-19.

Le premier trouve le génome viral et emploie des techniques telles que l'ordonnancement génomique, le CRISPR, et l'amplification en chaîne par polymérase quantitative en temps réel de transcription inverse (PCR). Tandis que ces méthodes sont relativement précises, elles sont lentes parce qu'il y a des opérations multiples impliquées dans l'échantillon traitant, et les échantillons doivent être expédiés à un laboratoire pour le contrôle. L'exactitude de ces méthodes est également affectée par le taux de mutation élevé dans le génome viral.

Une deuxième approche comporte le dépistage des anticorps spécifiques aux antigènes viraux suivre des méthodes sérologiques telles que l'immunoessai de flux et la méthode ELISA transversaux (ELISA). Ces analyses ont un long temps de préparation des échantillons (0.5-2 heure) et sont basées sur des protéines de structure comme la protéine de nucleocapsid (N-protéine) ou la protéine de pointe (S-protéine). Leur sensibilité est relativement inférieure, et les régimes faussement positifs sont environ 5-11%.

Les déficits des deux méthodes d'essai prouvent qu'il y a un besoin urgent pour le développement d'un plus rapide, une analyse plus sensible et et plus spécifique pour le dépistage de l'infection SARS-CoV-2.

Les auteurs disent, « par conséquent, il y a un besoin urgent de développer une analyse sensible et spécifique pour le dépistage rapide de l'infection SARS-CoV-2 en quelques minutes ou si possible, secondes ; idéalement dans les jours de l'infection, qui pourraient en particulier être utiles pour médicalement des endroits de mal desservi si un smartphone active la lecture. »

Une plate-forme rapide neuve de contrôle

Dans un papier publié sur le medRxiv* de serveur de prétirage, les chercheurs de l'université de Carnegie Mellon et l'université de l'École de Médecine de Pittsburgh discutent une plate-forme biosensing estampée par 3D developpée récemment appelée le 3DcC qui peut détecter les anticorps SARS-CoV-2 dans des secondes.

Le schéma du processus de fabrication du 3D a estampé la frite du test COVID-19 (3DcC) par l
Le schéma du processus de fabrication du 3D a estampé la frite du test COVID-19 (3DcC) par l'impression du nanoparticle 3D d'avion à réaction d'aérosol

La plate-forme a été développée à l'aide de la méthode d'impression du nanoparticle 3D d'avion à réaction d'aérosol pour produire les électrodes micropillar de choix d'or, qui a été suivie de functionalization d'immobilisation de rGO et d'antigène sur la surface d'électrode avec l'aide d'une date d'achèvement prévue : Chimie de NHS.

Functionalization du fonctionnement d
Functionalization du fonctionnement d'électrode et de détecteur 3DcC de Micropillar estampé par 3D.

Le dispositif est capable de trouver des anticorps produits contre la protéine S1 et le récepteur-gripper-domaine (RBD) de SARS-CoV-2 aux concentrations très inférieures (13h) utilisant la spectroscopie électrochimique d'impédance. Les résultats peuvent être affichés sur une interface utilisateur basée sur Smartphone. D'ailleurs, le détecteur utilisé dans le dispositif peut être régénéré dedans sous une minute à un de pH faible qui élue les antigènes des anticorps. Ceci laisse à l'aide du même détecteur pour vérifier les échantillons multiples. Dans ce travail, deux anticorps ont été testés dans 11,5 secondes.

Caractérisation matérielle et chimique du dispositif 3DcC
Caractérisation matérielle et chimique du dispositif 3DcC

Signification de cette plate-forme biosensing

Dans la détection électrochimique, le composé d'anticorps-antigène est trouvé par la transduction électrochimique. La spécificité, la sensibilité, et la vitesse du dépistage dépendent de la cellule électrochimique, de la chimie extérieure des électrodes, de l'antigène, et du type d'analyse.

Ce travail visé utilisant des techniques avancées telles que l'impression du nanoparticle 3D pour la fabrication microélectronique et employant la transduction électrochimique dans le dépistage rapide des anticorps COVID-19. Combiné avec une capacité de régénération et un modèle Smartphone-supporté, la plate-forme neuve offre une solution rapide, de pointe, et indispensable au diagnostic précoce de COVID-19.

Le signe obtenu utilisant ce dispositif était très sélecteur et reproductible. Des anticorps produits contre la pointe S1 et les antigènes viraux de RBD ont été trouvés aux concentrations aussi inférieures que le 13h et 1 fM, respectivement. La régénération du détecteur en moins d'une minute a permis jusqu'à 10 successifs, les relevés précis utilisant le même détecteur.

« Ces résultats sont hautement d'une manière encourageante et un dispositif pour l'usage d'inducteur, après des essais humains appropriés, aura un choc positif significatif sur la santé publique et le cours des pandémies actuelles ainsi que futures.  », écrivez les auteurs.

Ce système biosensing rendra le dépistage rapide et le diagnostic précoce possibles, ainsi les durées de sauvetage. D'ailleurs, car cette plate-forme est générique, il peut trouver plus d'utilisations en trouvant des biomarqueurs spécifiques à un grand choix d'autres agents pathogènes tels que le VIH, l'Ebola, et le Zika, qui lui effectue un avancement significatif en biotechnologie qui a un choc très positif sur la santé publique.

Avis *Important

le medRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
  • Sensing of COVID-19 Antibodies in Seconds via Aerosol Jet Printed Three Dimensional Electrodes Md Azahar Ali, Chunshan Hu, Sanjida Jahan, Bin Yuan, Mohammad Sadeq Saleh, Enguo Ju, Shou-Jiang Gao, Rahul P Panat medRxiv 2020.09.13.20193722; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.13.20193722
Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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