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Um sensor sobre papel para detectar 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

Que o conduziu começar esta pesquisa?

A emergência da pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19) mudou literalmente a maneira que nós conduzimos nossas vidas. A propagação rápida de syndrome-coronavirus-2 respiratório agudo severo (SARS-CoV-2) exige diagnóstico exacto e da massa-escala impedir a transmissão deste vírus.

Mas há uma escassez de testes de diagnóstico rápidos junto com a inacessibilidade de técnicas instrumentais avançadas a todos os centros diagnósticos, especialmente remotos. Este defeito principal contribui à propagação maior do vírus seguido por uma taxa de mortalidade aumentada.

A motivação principal de nosso trabalho era desenvolver uma solução translatable para este problema que pode identificar os casos COVID-19 positivos possivelmente dentro de algumas actas sem acesso a algumas das técnicas instrumentais avançadas.

Descreva por favor o sensor que você desenvolveu. Como você desenvolveu este sensor e como detecta COVID-19?

Este é um teste molecular. Nós descobrimos as moléculas novas que podem ligar ao material genético viral com especificidade alta. Nós aplicamos estas moléculas em combinação com os nanoparticles feitos do ouro.  Estes materiais são depositados em uma carcaça sobre papel que contem o graphene altamente condutor.

Devido à condutibilidade alta do ouro e do graphene, esta plataforma torna-se ultrasensitive em detectar mudanças em sinais elétricos. Enquanto o material genético viral se submete à hibridação com as pontas de prova moleculars, causa uma mudança na resposta elétrica do sensor.

Este processo acelera transferência do elétron e quando espalhado sobre a plataforma de detecção, conduz a um aumento no sinal de saída e indica a presença do vírus.

Sumário da pesquisa

Sumário. Crédito de imagem: ACS 2020 Nano

Como você testou o sensor?

O sensor passou a validação extensiva no ajuste do laboratório usando o RNA COVID-19 viral. Uma vez que isso foi conseguido, a validação clínica foi executada com as amostras nasopharyngeal humanas do cotonete recolhidas dos pacientes do positivo COVID-19.  

Que métodos actuais do teste COVID-19 estão disponíveis?

Presentemente, COVID-19 está sendo diagnosticado por quatro das técnicas principais: (1) reacção em cadeia da polimerase da reverso-transcrição (RT-PCR) e arranjar em seqüência do gene; (2) um tomografia computorizada imunológico serological/anticorpo-baseado do ensaio e da caixa (de 3) (CT) e (4) técnicas antígeno-baseadas.

Contudo, o acesso inadequado às técnicas instrumentais avançadas, frequentemente não pode relatar os casos COVID-19 positivos em sua apresentação inicial que conduz à propagação desta doença infecciosa a uma comunidade mais larga. Diversos relatórios indicaram que os testes antígeno-baseados podem conduzir aos resultados errôneos.

Teste de RT-PCR COVID-19

Teste de RT-PCR COVID-19. Crédito de imagem: anyaivanova/Shutterstock.com

Por que é este sensor tão vantajoso e como poderia mudar o curso da pandemia global?

Obter um teste molecular feito em um ponto do cuidado não é uma tarefa trivial. Nossos resultados indicaram que nós podemos conseguir a sensibilidade, a especificidade, e limites de detecção notáveis. Com efeito, nós podemos detectar ~6 cópias virais/microlitro nas amostras recolhidas dos pacientes do positivo COVID-19.

Além disso, a vantagem desta tecnologia é que nós não precisamos uma etapa adicional da amplificação de alcançar tal sensibilidade notável. Isto é crítico porque a etapa da amplificação é executada frequentemente em altas temperaturas. A exigência da alta temperatura faz difícil na prática traduzir todos os testes de diagnóstico moleculars que envolve uma etapa do aquecimento.

Nossa tecnologia é desprovido de uma etapa do aquecimento da amplificação e gera resultados nas actas. A simplicidade notável e a amostra rápida ao tempo de resposta fazem esta tecnologia vantajosa.

Podia sua pesquisa ser aplicada a outras doenças?

Sim. Nós desenvolvemos uma tecnologia da plataforma que pudesse ser aplicada para detectar muitas outras doenças trocando o motivo químico que é responsável para ligar ao material genético do alvo.

Nós demonstramos que nossa invenção pode com sucesso ser aplicada a outras doenças infecciosas das origens bacterianas e virais.

Quando poderia este sensor se tornar extensamente acessível, e que são os passos seguintes para sua pesquisa?

Minha equipe que a experiência multidisciplinar incluída do Dr. Parikshit Moitra (um químico biológico e uma faculdade júnior em meu laboratório), da Senhora Maha Alafeef (um aluno diplomado do terceiro ano na tecnologia biológica), e do Sr. Ketan Dighe (um engenheiro electrotécnico e um research fellow) tem trabalhado implacàvel para desenvolver um protótipo.

Nós licenciamos com sucesso nossa plataforma plasmonic a uma empresa. Actualmente, esse teste está sendo desenvolvido para a comercialização. Nós estamos antecipando que a tecnologia plasmonic pode ser trazida no mercado muito rapidamente.

A empresa igualmente está procurando a autorização da aprovação em caso de urgência (EUA) do FDA. Para a aproximação electroquímica, nós estamos tendo discussões adiantadas com empresas interessadas múltiplas.

Vírus SARS-CoV-2

Crédito de imagem: Estúdio de Borealis da corona/Shutterstock.com

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o professor Dipanjan Bandeja

O prof. Dipanjan Bandeja, MS, Ph.D., é um perito ilustre no nanomedicine, na imagem lactente molecular, na entrega da droga, e em biosensing. É presentemente um professor completo tenured na radiologia diagnóstica & na engenharia nuclear da medicina, da pediatria e do produto químico, a bioquímica e a ambiental na Faculdade de Medicina de Baltimore da Universidade de Maryland e na Universidade de Maryland Baltimore County.Professor Dipanjan Bandeja

Antes de transportar-se a Maryland, era uma cabeça tenured do professor adjunto e do associado do departamento na tecnologia biológica e a ciência e a engenharia de materiais e instituto da sustentabilidade na energia e do ambiente em Universidades de Illinois, Urbana-Campo. Dirige administrativamente o núcleo da nanofabricação e da caracterização em CBOTH e um director para os recursos de investigação do projecto da ponta de prova na radiologia.

O laboratório do prof. Bandeja funde excepcionalmente a química, a biologia, e a engenharia fundamentais para trazer uma solução aos problemas de hoje dos cuidados médicos. Ao longo dos anos, esta pesquisa conduziu a mais de 200 publicações par-revistas de alto impacto em jornais científicos, sumários numerosos da conferência e foi apoiada pelo financiamento externo multimilionário de NIH, de NSF, de DoD, da associação americana do coração, e outras fontes de financiamento privadas/fundacionais.

Prof. Bandeja editada e co-escrita dois livros publicados por Taylor e por Francois (Nanomedicine: Uma perspectiva macia da matéria, ISBN-13: 978-1466572829) e Springer (medicina personalizada com uma torção de Nanochemistry: Nanomedicine (assuntos na química medicinal, ISBN-13: 978-3319335445).  Guardara as patentes múltiplas (>30 E.U. concedido patentes e aplicações), divulgações numerosas da invenção diversos ensaios clínicos em curso. É o fundador de três partidas adiantadas universitárias. É o CEO/President para uma biotecnologia Vitruvian start-up bio, dedicado às terapias imagem-guiadas novela tornando-se. Co-fundou as tecnologias de InnSight dedicadas às soluções biosensing tornando-se da próxima geração para doenças da ocular.

Sua outra empresa KaloCyte, o Inc, que co-fundou com seus colaboradores clínicos, desenvolve uma carreira artificial do oxigênio. Actua como um oficial principal da tecnologia para todos os derivados de seu laboratório. Sua tecnologia foi licenciada por tempos comerciais do múltiplo da revelação. Serve como um membro de comissão de revisão da secção do estudo para NIH, CDMRP (DoD), NSF, e um membro da comissão múltiplo da revisão para a associação americana do coração.

Em 2016 recebeu a concessão do pesquisador (NML) da letra dos Nanomaterials, em 2017 uma concessão nova do inovador da sociedade da engenharia biomedicável (BMES), e decanos Concessão para a excelência da pesquisa em 2018. É um companheiro eleito da sociedade real da química, um companheiro da associação americana do coração, e um companheiro eleito da faculdade americana da cardiologia.

O professor Bandeja é um editor associado para FIOS Nanomedicine e nanobiotecnologia, e um membro de conselho consultivo editorial do produto farmacêutico molecular (ACS).

Emily Henderson

Written by

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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