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la piattaforma biosensing di nanoparticella stampata 3D individua gli anticorpi SARS-CoV-2 nei secondi

Le pandemie causate dagli agenti infettante novelli gradiscono le vite di coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo, di impatto del virus di Ebola o, di Zika seriamente sanità e mentre però sopraffacendo i sistemi sanitari dappertutto. L'individuazione tempestiva e la diagnosi permettono l'isolamento dei pazienti infettati e contattano il rintracciamento, che può attenuare la diffusione del virus e salvare le vite, particolarmente quando un numero significativo dei pazienti è asintomatico.

Metodi correnti impiegati nella rilevazione SARS-CoV-2

Mettere a punto i metodi di collaudo a basso costo e rapidi per individuazione tempestiva dell'infezione è stato sempre una sfida mentre si occupa della pandemia corrente COVID-19. Attualmente, due approcci stanno usandi per la rilevazione dell'infezione COVID-19.

Quello primo individua il genoma virale ed usa le tecniche quali l'ordinamento genomica, CRISPR e reazione a catena quantitativa in tempo reale della polimerasi della trascrizione inversa (PCR). Mentre questi metodi sono relativamente accurati, sono lenti perché ci sono punti multipli in questione nel trattamento del campione ed i campioni devono essere spediti ad un laboratorio per provare. L'accuratezza di questi metodi egualmente è influenzata dall'alta tariffa di mutazione nel genoma virale.

Un secondo approccio comprende la rilevazione degli anticorpi specifici agli antigeni virali facendo uso dei metodi sierologici quali il immunoassay laterale di flusso e l'analisi enzima-collegata dell'immunosorbente (ELISA). Queste analisi si divertono (0.5-2 ore) e sono basate sulle proteine strutturali come la proteina del nucleocapsid (N-proteina) o la proteina della punta (S-proteina). La loro sensibilità è relativamente bassa e le tariffe erroneamente positive sono circa 5-11%.

I deficit di entrambi i metodi di collaudo indicano che c'è un bisogno urgente per lo sviluppo di un più veloce, analisi più sensibile e e più specifica per la rilevazione dell'infezione SARS-CoV-2.

Gli autori dicono, “quindi, c'è un bisogno urgente di sviluppare un'analisi sensibile e specifica per tempestiva rilevazione dell'infezione SARS-CoV-2 in pochi minuti o se possibile, secondi; idealmente entro i giorni dall'infezione, in grado di specialmente essere utili per le aree medicamente underserved se uno smartphone permette alla lettura.„

Una nuova piattaforma rapida di prova

In un documento pubblicato sul medRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare, i ricercatori dalla Carnegie Mellon University e l'università di scuola di medicina di Pittsburgh discutono una piattaforma biosensing stampata 3D di recente sviluppato chiamata il 3DcC che può percepire gli anticorpi SARS-CoV-2 nei secondi.

Il disegno schematico del processo di fabbricazione del 3D ha stampato il chip della prova COVID-19 (3DcC) da stampa di nanoparticella 3D del jet dell
Il disegno schematico del processo di fabbricazione del 3D ha stampato il chip della prova COVID-19 (3DcC) da stampa di nanoparticella 3D del jet dell'aerosol

La piattaforma è stata sviluppata usando il metodo di stampa di nanoparticella 3D del jet dell'aerosol per produrre gli elettrodi micropillar di schiera dell'oro, che è stato seguito dal functionalization di immobilizzazione dell'antigene e del rGO sulla superficie dell'elettrodo con l'aiuto di un EDC: Chimica di NHS.

Functionalization dell
Functionalization dell'operazione dell'elettrodo e del sensore 3DcC di Micropillar stampata 3D.

L'unità è capace di rilevazione degli anticorpi prodotti contro la proteina S1 e il ricevitore-associazione-dominio (RBD) di SARS-CoV-2 alle concentrazioni molto basse (1 del pomeriggio) facendo uso della spettroscopia elettrochimica dell'impedenza. I risultati possono essere letti ad un'su un'interfaccia utente basata a Smartphone. Inoltre, il sensore utilizzato nell'unità può essere rigenerato dentro al di sotto di un minuto ad un a basso pH che eluisce gli antigeni dagli anticorpi. Ciò concede per mezzo dello stesso sensore per provare i campioni multipli. In questo lavoro, due anticorpi sono stati provati in 11,5 secondi.

Caratterizzazione fisica e chimica dell
Caratterizzazione fisica e chimica dell'unità 3DcC

Significato di questa piattaforma biosensing

Nella percezione elettrochimica, il complesso dell'anticorpo-antigene è individuato con trasduzione elettrochimica. La specificità, la sensibilità e la velocità di rilevazione dipendono dalla cella elettrochimica, dalla chimica di superficie degli elettrodi, dall'antigene e dal tipo di analisi.

Questo lavoro puntato su utilizzando le tecniche avanzate quale stampa di nanoparticella 3D per il montaggio microelettronico ed utilizzando trasduzione elettrochimica nella tempestiva rilevazione degli anticorpi COVID-19. Combinato con una capacità di rigenerazione e una progettazione Smartphone-di supporto, la nuova piattaforma offre una rapida, una ciao-tecnologia e una soluzione tanto necessaria alla diagnosi precoce di COVID-19.

Il segnale ottenuto facendo uso di questa unità era molto selettivo e ripetibile. Gli anticorpi prodotti contro la punta S1 e gli antigeni virali di RBD sono stati individuati alle concentrazioni basse quanto la 1 del pomeriggio e 1 fM, rispettivamente. La rigenerazione del sensore in di meno che un minuto ha permesso fino a 10 successivi, letture accurate facendo uso dello stesso sensore.

“Questi risultati sono altamente incoraggianti e un'unità per l'utilizzazione del terreno, dopo le prove umane appropriate, avrà un impatto positivo significativo sulla salute pubblica ed il corso di attuali come pure pandemie future. „, scriva gli autori.

Questo sistema biosensing permetterà la tempestiva rilevazione e diagnosi precoce, così salvandi vite. Inoltre, poichè questa piattaforma è generica, può trovare più usi nella rilevazione dei biomarcatori specifici a vari altri agenti patogeni quali il HIV, Ebola e Zika, che gli rende un avanzamento significativo in biotecnologia che ha molto un impatto positivo sulla salute pubblica.

Avviso *Important

il medRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

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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