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A biosensori basati a punto di affinità di Quantum nei sistemi microfluidic offrono una piattaforma di sistemi diagnostici di alternativa SARS-CoV-2

In un nuovo studio pubblicato in materiali emergenti, i ricercatori mostrano come i sistemi microfluidic integrati con ai i biosensori basati a punto di affinità di quantum possono servire da piattaforma apprezzata diagnosticare a rapido ed esattamente l'infezione di coronavirus 2 di sindrome respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2).

Che cosa sono punti di quantum?

I punti di Quantum (QD) sono cristalli a semiconduttore del nanoscale (dimensione: 2-10 nanometro) con le caratteristiche ottiche ed elettroniche uniche. Tali nanomaterials sono ampiamente usati nelle domande biosensing di scopi biomedici e bioanalytical. A differenza delle tinture organiche e dei fluorophores a base di proteine, QDs ha un ampio spettro di assorbimento e le bande strette dell'emissione, che li rendono molto adatti ad applicazioni della rappresentazione e del biosensore delle cellule. Specificamente, QDs può essere usato per rintracciare simultaneamente gli obiettivi biologici multipli con le strumentazioni semplici. Altri beni di QDs che le rendono superiori alle tinture organiche comprendere il più alto coefficiente di risparmio di temi di quantum e di assorbimento del molare. A causa dei beni a semiconduttore, QDs può anche essere utilizzato nelle applicazioni elettrochimiche.

Punti di Quantum nel biosensing

I biosensori sono un'unità analitica che combina una biomolecola per individuare un analito e una componente fisico-chimica per produrre un segnale misurabile. Nell'affinità e nelle applicazioni catalitiche del biosensore, QDs è usato per mettere a punto i sistemi ottici ed elettrochimici di trasduzione. Nei biosensori di affinità, a biomolecole basate a affinità sono vincolate sul trasduttore per individuare reversibilmente gli analiti con alte affinità e selettività. Il principio principale è la formazione di interazione stabile e selettiva fra la biomolecola e l'analito, che a sua volta genera un segnale di risposta dal trasduttore. Le biomolecole più comunemente usate nei biosensori di affinità sono antigene-anticorpo, oligonucleotidi, aptamers, ecc.   

Uno degli avanzamenti recenti nelle applicazioni del biosensore è l'integrazione dei meccanismi biosensing nel sistema del microfluid. In questo approccio, il ODs è coniugato con la biomolecola via gli approcci obbligatori covalenti o non covalenti. Cioè i sistemi microfluidic serviscono da piattaforma in cui QDs è integrato per le applicazioni biosensing. Il vantaggio principale di un sistema microfluidic è trasferimento di massa nella breve distanza della diffusione. Similmente, il vantaggio principale di QDs è un grande rapporto di area/volume.  Combinando i vantaggi di QDs con il sistema microfluidic, è possibile aumentare la sensibilità e diminuire il tempo di reazione dei biosensori ottici. Quindi, un biosensore QD basato integrato con un sistema microfluidic può servire da strumento importante diagnosticare a rapido ed esattamente l'infezione SARS-CoV-2.

biosensore QD basato integrato con il sistema microfluidic

Nella piattaforma microfluidic, a microchannels basati polydimethylsiloxane sono usati. Polydimethylsiloxane, ad un polimero organico basato a silicio, è altamente elastico, non tossico, biocompatibile ed otticamente trasparente. La superficie del canale è modificata nei microsistemi per sviluppare i biosensori ottici ed elettrochimici. Inoltre, la regione del sensore può essere sviluppata con le particelle magnetiche o le microsfere del polistirolo (supporti solidi dei portafili) creando una zona di rilevazione attiva nei microchannels. In un sistema del microfluid senza supporto solido dei portafili, le tecniche di immobilizzazione sono usate per creare una zona di rilevazione sulla superficie del microchannel.    

Applicazioni potenziali

i biosensori QD basati integrati con un sistema microfluidic possono essere usati per tempo reale, scopi di sistema diagnostico di laboratorio-qualità. Tali progettazioni portatili sono particolarmente utili per tempestiva e rilevazione accurata di varie circostanze biomediche. L'adattabilità rapida dei sistemi di rilevamento fluidi alle applicazioni QD basate del biosensore incoraggia lo sviluppo più veloce di nuovi rivelatori per la diagnosi di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19).

Il biosensore ottico QD basato è stato sviluppato nel sistema microfluidic per individuare i vari genotipi, biomarcatori del cancro ed agenti patogeni virali (coronavirus, virus dell'immunodeficienza umana e virus di Zika). Recentemente, la reazione a catena della polimerasi (PCR) per SARS-CoV-2 è stata condotta in un'unità microfluidic elettrochimica per la rilevazione degli acidi nucleici ampliati ad un su un trasduttore basato a silicio. Similmente, un'unità microfluidic ottica è stata sviluppata per individuare gli anticorpi anti-SARS-CoV-2 facendo uso del metodo di superficie di trasduzione di risonanza del plasmon. Facendo uso di questo metodo, gli anticorpi proteina-specifici della punta SARS-CoV-2 possono essere individuati nei campioni umani diluiti del plasma in 30 min. inoltre, ad un sistema di rilevamento microfluidic basato a fluorescenza è stato messo a punto per individuare simultaneamente gli anticorpi di IgG/IgM e gli antigeni di SARS-CoV-2 in 15 min.    

Inoltre, QDs può essere utilizzato come molecole erogarici nell'analisi di trasferimento di energia di risonanza (FRET) della fluorescenza. Integrando il CERCHIO QD basato con affinità che biosensing, è possibile individuare le proteine, gli acidi nucleici e le piccole molecole.  

Journal reference:
Dr. Sanchari Sinha Dutta

Written by

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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