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Un sensore cartaceo per la rilevazione del COVID-19

News-Medical talks to Professor Dipanjan Pan about the development of a paper-based electrochemical sensor that can detect COVID-19 in less than five minutes.Thought LeadersProfessor Dipanjan PanProfessor, University of Maryland BaltimoreUniversity of Maryland Baltimore County

Che cosa piombo voi cominciare questa ricerca?

L'emergenza della pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19) ha cambiato letteralmente il modo che piombo le nostre vite. La diffusione rapida di syndrome-coronavirus-2 respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2) richiede diagnosi del massa-disgaggio ed accurata di impedire la trasmissione di questo virus.

Ma c'è una penuria dei test diagnostici rapidi con inaccessibilità delle tecniche strumentali avanzate a tutti i centri diagnostici, particolarmente quei remoti. Questa imperfezione principale contribuisce alla più grande diffusione del virus seguito da un tasso di mortalità aumentato.

La motivazione principale del nostro lavoro era di trovare una soluzione traducibile per questo problema che può identificare i casi positivi COVID-19 possibilmente in alcuni minuti senza accesso a c'è ne delle tecniche strumentali avanzate.

Descriva prego il sensore che vi siete sviluppato. Come avete sviluppato questo sensore e come individua COVID-19?

Ciò è una prova molecolare. Abbiamo scoperto le nuove molecole che possono legare al materiale genetico virale con l'alta specificità. Applichiamo queste molecole congiuntamente alle nanoparticelle fatte da oro.  Questi materiali sono depositati su un substrato cartaceo che contiene il graphene altamente conduttivo.

A causa di alta conducibilità sia di oro che di graphene, questa piattaforma diventa ultrasensibile ad individuare i cambiamenti nei segnali elettrici. Mentre il materiale genetico virale subisce l'ibridazione con le sonde molecolari, causa un cambiamento nella risposta elettrica del sensore.

Questo trattamento accelera il trasferimento di elettroni ed una volta diffuso la piattaforma di percezione, provoca un aumento nel segnale in uscita ed indica la presenza del virus.

Estratto di ricerca

Estratto. Credito di immagine: ACS 2020 nano

Come avete collaudato il sensore?

Il sensore ha passato l'estesa convalida in laboratorio la regolazione facendo uso di RNA virale COVID-19. Una volta che quello fosse raggiunto, la convalida clinica è stata realizzata con i campioni rinofaringei umani del tampone raccolti dai pazienti del positivo COVID-19.  

Che metodi correnti di prova COVID-19 sono disponibili?

Attualmente, COVID-19 sta diagnosticando da quattro delle tecniche principali: (1) reazione a catena della polimerasi della inverso-trascrizione (RT-PCR) ed ordinamento del gene; (2) un'analisi immunologica sierologica basata a anticorpo e (3) tomografia computerizzata del torace (CT) e (4) a tecniche basate a antigene.

Tuttavia, l'accesso insufficiente alle tecniche strumentali avanzate, non può riferire spesso i casi positivi COVID-19 alla sua presentazione iniziale che piombo alla diffusione di questa malattia infettiva ad un'più ampia comunità. Parecchi rapporti hanno indicato che a prove basate a antigene possono piombo ai risultati erronei.

Prova di RT-PCR COVID-19

Prova di RT-PCR COVID-19. Credito di immagine: anyaivanova/Shutterstock.com

Perché è questo sensore così vantaggioso e come potrebbe cambiare il corso della pandemia globale?

Ottenere una prova molecolare effettuata ad un punto di cura non è un compito irrilevante. I nostri risultati hanno indicato che possiamo raggiungere la sensibilità, la specificità ed i limiti di rilevazione notevoli. In effetti, possiamo individuare ~6 copie virali/microliter in campioni raccolti dai pazienti del positivo COVID-19.

Inoltre, il vantaggio di questa tecnologia è che non abbiamo bisogno di un punto supplementare di amplificazione di raggiungere tale sensibilità notevole. Ciò è critica perché l'operazione di amplificazione è eseguita spesso alle temperature elevate. Il requisito di temperatura elevata lo rende difficile in pratica tradurre tutti i test diagnostici molecolari che comprende un punto del riscaldamento.

La nostra tecnologia è priva di un punto del riscaldamento di amplificazione e genera i risultati nei minuti. Il campione notevole della rapida e di semplicità a tempo di reazione rende questa tecnologia vantaggiosa.

Ha potuto la vostra ricerca applicarsi ad altre malattie?

Sì. Abbiamo sviluppato una tecnologia della piattaforma che può applicarsi per diagnosticare molte altre malattie operazione swap il motivo chimico che è responsabile del legare al materiale genetico dell'obiettivo.

Abbiamo dimostrato che la nostra invenzione può applicarsi con successo ad altre malattie infettive sia dalle origini batteriche che virali.

Quando potrebbe questo sensore diventare ampiamente accessibile e che cosa sono i punti seguenti per la vostra ricerca?

Il mio gruppo che la competenza pluridisciplinare inclusa del Dott. Parikshit Moitra (un chimico biologico e una facoltà minore nel mio laboratorio), di sig.ra Maha Alafeef (un dottorando del terzo anno in bioingegneria) e del sig. Ketan Dighe (un elettrotecnico e un ricercatore) sta funzionando implacabile per sviluppare un prototipo.

Abbiamo conceduto una licenza con successo alla nostra piattaforma plasmonic ad una società. Corrente, quella prova sta sviluppanda per la commercializzazione. Stiamo anticipando che la tecnologia plasmonic può essere introdotta molto rapidamente nel servizio.

La società egualmente sta chiedendo l'autorizzazione di approvazione in caso d'urgenza (EUA) da FDA. Per l'approccio elettrochimico, stiamo avendo discussioni iniziali con le società interessate multiple.

Virus SARS-CoV-2

Credito di immagine: Studio/Shutterstock.com di Borealis della corona

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Circa il professor Dipanjan Pan

Prof. Dipanjan Pan, ms, Ph.D., è un esperto rinomato in nanomedicine, nella rappresentazione molecolare, nella consegna della droga e nel biosensing. È attualmente un professore ordinario impiegato di ruolo nella radiodiagnostica & nell'assistenza tecnica biochimica ed ambientale nucleare della medicina, della pediatria e del prodotto chimico, alla scuola di medicina di Baltimora dell'università del Maryland ed all'università del Maryland la contea di Baltimore.Il professor Dipanjan Pan

Prima di muoversi verso Maryland, era un capo impiegato di ruolo del socio e di professore associato del dipartimento in bioingegneria e scienza ed assistenza tecnica dei materiali ed istituto del sostentamento economico nell'energia e dell'ambiente all'università dell'Illinois, Urbana-Champagne. Amministrativamente dirige la memoria di caratterizzazione e di nanofabbricazione a CBOTH e un Direttore per le risorse d'investigazione di progettazione della sonda in radiologia.

Il laboratorio di prof. Pan fonde unicamente la chimica, la biologia e l'assistenza tecnica fondamentali per portare una soluzione agli odierni problemi di sanità. Nel corso degli anni, questa ricerca ha provocato più di 200 pubblicazioni pari-esaminate alto impatto in giornali scientifici, numerosi estratti di conferenza ed è stata supportata dal finanziamento esterno da svariati milioni di dollari da NIH, dal NSF, dal DoD, dall'associazione americana del cuore ed altre sorgenti di finanziamento private/fondamentali.

Prof. Pan modificata e co-scritta due libri pubblicati da Taylor e da Francois (Nanomedicine: Una prospettiva morbida della materia, ISBN-13: 978-1466572829) e Springer (medicina personale con una torsione di nanochimica: Nanomedicine (argomenti in chimica medicinale, ISBN-13: 978-3319335445).  Tiene i brevetti multipli (>30 Stati Uniti accordato i brevetti e le applicazioni), numerose comunicazioni di invenzione parecchi test clinici in corso. È il fondatore delle tre partenze iniziali d'origine universitaria. È il CEO/President per una biotecnologia Vitruvian start-up bio-, dedicato alle terapie immagine-guida romanzo di sviluppo. Co-ha fondato le tecnologie di InnSight dedicate a trovare le soluzioni biosensing di prossima generazione per le malattie oculari.

La sua altra società KaloCyte, inc, che co-ha fondato con i suoi collaboratori clinici, sviluppa una carriera artificiale dell'ossigeno. Funge da ufficiale principale della tecnologia per tutti i prodotti derivati dal suo laboratorio. La sua tecnologia è stata conceduta una licenza a per i tempi commerciali di multiplo dello sviluppo. Servisce da membro del consiglio di amministrazione di esame della sezione di studio per NIH, CDMRP (DoD), il NSF e un membro di comitato di revisione multiplo per l'associazione americana del cuore.

Nel 2016 ha ricevuto il premio del ricercatore (NML) della lettera dei Nanomaterials, nel 2017 un giovane premio dell'innovatore dalla società di assistenza tecnica biomedica (BMES) e decani l'Award per eccellenza della ricerca nel 2018. È un collega eletto della società reale di chimica, un collega dell'associazione americana del cuore e un collega eletto dell'istituto universitario americano della cardiologia.

Il professor Pan è un editore di socio per i COLLEGARE Nanomedicine e la nanobiotecnologia e un membro del consiglio di amministrazione consultivo editoriale dei prodotti farmaceutici molecolari (ACS).

Emily Henderson

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Emily Henderson

Emily Henderson graduated with a 2:1 in Forensic Science from Keele University and then completed a PGCE in Chemistry. Emily particularly enjoyed discovering new ideas and theories surrounding the human body and decomposition. In her spare time, Emily enjoys watching crime documentaries and reading books. She also loves the outdoors, enjoying long walks and discovering new places. Emily aims to travel and see more of the world, gaining new experiences and trying new cultures. She has always wanted to visit Australia and Indonesia.

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