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I nanobeads magnetici programmati diagnosticano rapido COVID-19

COVID-19 può essere diagnosticato in 55 minuti o in di meno per mezzo dei nanobeads magnetici programmati e di uno strumento diagnostico che inserisce un telefono cellulare disponibile immediatamente, secondo gli ingegneri di Rice University.

Il laboratorio del riso dell'ingegnere meccanico Peter Lillehoj ha sviluppato un chip microfluidic bollo di taglia che misura la concentrazione SARS-CoV-2 di proteina del nucleocapsid (n) in siero di sangue da una puntura standard della barretta. I nanobeads legano alla proteina di SARS-CoV-2 N, un biomarcatore per COVID-19, nel chip e lo trasportano ad un sensore elettrochimico che individua gli importi minuscoli del biomarcatore.

I ricercatori hanno discusso il loro trattamento semplifica la manipolazione del campione confrontata alle prove basate a tampone di PCR che sono ampiamente usate diagnosticare COVID-19 ed avere bisogno di di essere analizzato in un laboratorio.

Che cosa è grande circa questa unità è che non richiede un laboratorio. Potete eseguire l'intera prova e generare i risultati al sito della raccolta, alla clinica di salubrità o persino ad una farmacia. L'intero sistema è facilmente trasportabile e di facile impiego.„

Peter Lillehoj, ingegnere meccanico, Rice University

La ricerca compare nei sensori del giornale ACS della società di prodotto chimico americano.

Il dottorando del riso e di Lillehoj e l'autore principale Jiran Li hanno approfittato degli strumenti biosensing esistenti e li hanno combinati con la loro propria esperienza di sviluppare i sistemi diagnostici semplici, come una toppa del microneedle presentata l'anno scorso per diagnosticare la malaria.

Il nuovo strumento conta su uno schema leggermente più complesso di rilevazione ma consegna i risultati accurati e quantitativi in una scarsa quantità di tempo. Per collaudare l'unità, il laboratorio ha contato sui campioni donati del siero dalla gente che era in buona salute e da altre che fossero COVID-19-positive.

Lillehoj ha detto i risultati più accurati più lunghi dei rendimenti di un'incubazione quando usando l'intero siero. Il laboratorio ha trovato che 55 minuti erano un lasso di tempo ottimale affinchè il microchip percepissero la proteina di SARS-CoV-2 N alle concentrazioni basse quanto 50 picograms (billionths di un grammo) per millilitro in intero siero. Il microchip ha potuto individuare la proteina di N ancora nelle concentrazioni più basse, a 10 picograms per millilitro, in soltanto 25 minuti diluendo il siero cinque volte.

Accoppiato con un telefono del pixel 2 di Google e un potentiostat alimentabile, poteva da consegnare una diagnosi positiva con una concentrazione bassa quanto 230 picograms per l'intero siero.

“Ci sono procedure standard per modificare le perle con un anticorpo che mira ad un biomarcatore particolare,„ Lillehoj hanno detto. “Quando le combinate con un campione che contiene il biomarcatore, in questo caso proteina di SARS-CoV-2 N, saldano insieme.„

Un tubo capillare è utilizzato per consegnare il campione al chip, che poi è collocato su un magnete che tira le perle verso un sensore elettrochimico ricoperto d'anticorpi di bloccaggio. Le perle legano agli anticorpi di bloccaggio e generano una corrente proporzionale alla concentrazione di biomarcatore nel campione.

Il potentiostat legge quella corrente ed invia un segnale al suo telefono app. Se non ci sono biomarcatori COVID-19, le perle non legano al sensore e non ottengono lavate via dentro il chip.

Lillehoj ha detto che non sarebbe stato difficile affinchè l'industria fabbricasse i chip microfluidic o da adattarli ai nuovi sforzi COVID-19 se e quando quello diventa necessario.

Source:
Journal reference:

Li, J & Lillehoj, P. B., (2021) Microfluidic Magneto Immunosensor for Rapid, High Sensitivity Measurements of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein in Serum. ACS Sensors. doi.org/10.1021/acssensors.0c02561.