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Os pesquisadores de Stanford criam um dispositivo altamente automatizado que possa detectar COVID-19 em 30 minutos

Durante todo o pandémico, os peritos da doença infecciosa e os trabalhadores médicos da linha da frente pediram um teste COVID-19 mais rápido, mais barato e mais seguro. Agora, leveraging o “laboratório a tecnologia assim chamada em uma microplaqueta” e a técnica de edição genética pioneiro conhecidas como CRISPR, pesquisadores em Stanford criou um dispositivo altamente automatizado que pudesse identificar a presença do coronavirus novo apenas em uma meia hora.

“O microlab é uma metade microfluidic do tamanho da microplaqueta apenas de um cartão de crédito que contem uma rede complexa dos canais menores do que a largura de um cabelo humano,” disse o autor superior do estudo, Juan G. Santiago, professor da fundação de Powell do Lee de Charles da engenharia mecânica em Stanford e em um perito no microfluidics, de um campo devotado aos líquidos de controlo e de moléculas no microscale usando microplaquetas.

O teste COVID-19 novo é detalhado em um estudo publicado o 4 de novembro nas continuações do jornal da Academia Nacional das Ciências. “Nosso teste pode identificar uma infecção activa relativamente rapidamente e barata. Não é igualmente dependente em anticorpos como muitos testes, que indica somente se alguém teve a doença, e não se estão contaminados actualmente e conseqüentemente contagioso,” explicou Ashwin Ramachandran, um aluno diplomado de Stanford e autor do estudo primeiro.

O teste do microlab aproveita-se do facto de que os coronaviruses gostam de SARS-COV-2, o vírus que causa COVID-19, sae atrás das impressões digitais genéticas minúsculas onde quer que vai sob a forma das costas do RNA, o precursor genético de ADN. Se o RNA dos coronavirus esta presente em uma amostra do cotonete, a pessoa de quem a amostra estêve tomada é contaminado.

Para iniciar um teste, o líquido de uma amostra nasal do cotonete é deixado cair no microlab, que usa campos elétricos para extrair e refinar todos os ácidos nucleicos como o RNA que pôde conter. O RNA refinado então é convertido no ADN e replicated então muitas vezes usando uma técnica conhecida como a amplificação isothermal.

Em seguida, a equipe usou uma enzima chamada CRISPR-Cas12 - um irmão da enzima CRISPR-Cas9 associada com o prémio nobel deste ano na química - para determinar se algum do ADN amplificado veio do coronavirus.

Em caso afirmativo, a enzima ativada provoca as pontas de prova fluorescentes que fazem com que a amostra incandesça. Aqui também, os campos elétricos jogam um papel crucial ajudando o concentrado todos os ingredientes importantes - o ADN do alvo, a enzima de CRISPR e as pontas de prova fluorescentes - junto em um espaço minúsculo menor do que a largura de um cabelo humano, aumentando dramàtica as possibilidades que interagirão.

Nossa microplaqueta é original que usa campos elétricos a ambos refina ácidos nucleicos da amostra e para acelerar as reacções químicas que nos deixam saber estam presente.”

Juan G. Santiago, o autor superior do estudo

A equipe criou seu dispositivo em um orçamento de shoestring de aproximadamente $5.000. Por agora, a etapa da amplificação do ADN deve ser executada fora da microplaqueta, mas o Santiago espera que dentro dos meses seu laboratório integrará todas as etapas em uma única microplaqueta.

Diversos testes de diagnóstico da humano-escala usam técnicas similares da amplificação e da enzima do gene, mas são mais lentos e mais caros do que o teste novo, que fornece resultados em apenas 30 minutos. Outros testes podem exigir umas etapas mais manuais e podem tomar diversas horas.

Os pesquisadores dizem que sua aproximação não é específica a COVID-19 e poderia ser adaptada para detectar a presença de outros micróbios prejudiciais, tais como Escherichia Coli em amostras do alimento ou de água, ou tuberculose e outras doenças no sangue.

“Se nós queremos procurar uma doença diferente, nós projectamos simplesmente a seqüência apropriada do ácido nucleico em um computador e enviamo-la sobre o email a um fabricante comercial do RNA sintético. Enviam para trás um tubo de ensaio com a molécula que reconfigura completamente nosso ensaio para uma doença nova,” Ramachandran disseram.

Os pesquisadores estão trabalhando com a empresa do Ford Motor para integrar mais as etapas e para desenvolver seu protótipo em um produto negociável.

Source:
Journal reference:

Ramachandran, A., et al. (2020) Electric field-driven microfluidics for rapid CRISPR-based diagnostics and its application to detection of SARS-CoV-2. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2010254117.