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Os biosensors ponto-baseados quantum da afinidade em sistemas microfluidic oferecem uma plataforma dos diagnósticos da alternativa SARS-CoV-2

Em um estudo novo publicado em materiais emergentes, os pesquisadores mostram como os sistemas microfluidic integrados com os biosensors ponto-baseados quantum da afinidade podem servir como uma plataforma valiosa para diagnosticar a ràpida e exactamente a infecção do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2).

Que são pontos do quantum?

Os pontos do quantum (QD) são cristais do semicondutor do nanoscale (tamanho: 2-10 nanômetro) com características ópticas e eletrônicas originais. Tais nanomaterials são amplamente utilizados em pedidos biosensing para finalidades biomedicáveis e bioanalytical. Ao contrário das tinturas orgânicas e dos fluorophores proteína-baseados, QDs tem um espectro de absorção largo e umas faixas estreitas da emissão, que os fazem muito apropriados para aplicações da imagem lactente e do biosensor da pilha. Especificamente, QDs pode ser usado para seguir simultaneamente alvos biológicos múltiplos com instrumentações simples. Outras propriedades de QDs que os fazem superiores às tinturas orgânicas incluir um coeficiente mais alto de eficiência de quantum e de absorção do molar. Devido às propriedades do semicondutor, QDs pode igualmente ser usado em aplicações electroquímicas.

Pontos do quantum em biosensing

Os Biosensors são um dispositivo analítico que combine uma biomolécula para detectar um analyte e um componente físico-químico para produzir um sinal mensurável. Na afinidade e em aplicações catalíticas do biosensor, QDs é usado para desenvolver sistemas ópticos e eletroquímicos da transdução. Em biosensors da afinidade, as biomoléculas afinidade-baseadas são imobilizadas no transdutor para detectar reversìvel analytes com afinidade e selectividade altas. O princípio principal é a formação de uma interacção estável e selectiva entre a biomolécula e o analyte, que gera por sua vez um sinal de resposta pelo transdutor. As biomoléculas as mais de uso geral em biosensors da afinidade são antígeno-anticorpo, oligonucleotides, aptamers, etc.   

Um dos avanços recentes em aplicações do biosensor é a integração de mecanismos biosensing no sistema do microfluid. Nesta aproximação, o ODs é conjugado com a biomolécula através das aproximações covalent ou não-covalent do emperramento. Ou seja os sistemas microfluidic servem como uma plataforma onde QDs é integrado para aplicações biosensing. A vantagem principal de um sistema microfluidic é transferência em massa na distância curto da difusão. Similarmente, o benefício principal de QDs é uma grande relação da área de superfície/volume.  Combinando os benefícios de QDs com o sistema microfluidic, é possível aumentar a sensibilidade e reduzir o tempo de resposta de biosensors ópticos. Assim, um biosensor QD-baseado integrado com um sistema microfluidic pode servir como uma ferramenta importante para diagnosticar a ràpida e exactamente a infecção SARS-CoV-2.

biosensor QD-baseado integrado com sistema microfluidic

Na plataforma microfluidic, os microcanal polydimethylsiloxane-baseados são usados. Polydimethylsiloxane, um polímero orgânico silicone-baseado, é altamente elástico, não-tóxico, biocompatible, e óptica transparente. A superfície do canal é alterada nos microsistemas para desenvolver biosensors ópticos e eletroquímicos. Além, a região do sensor pode ser desenvolvida com partículas magnéticas ou microsfera do poliestireno (apoios contínuos do portador) criando uma zona de detecção activa nos microcanal. Em um sistema do microfluid sem apoio contínuo do portador, as técnicas da imobilização são usadas para criar uma zona de detecção na superfície do microcanal.    

Aplicações potenciais

os biosensors QD-baseados integrados com um sistema microfluidic podem ser usados para o tempo real, finalidades do diagnóstico da laboratório-qualidade. Tais projectos portáteis são particularmente úteis para a detecção rápida e exacta de várias circunstâncias biomedicáveis. A adaptação rápida de sistemas de detecção fluidic às aplicações QD-baseadas do biosensor incentiva uma revelação mais rápida de detectores novos para o diagnóstico da doença 2019 do coronavirus (COVID-19).

O biosensor óptico QD-baseado foi desenvolvido no sistema microfluidic para detectar vários genótipo virais, biomarkers do cancro, e micróbios patogénicos (coronavirus, vírus de imunodeficiência humana, e vírus de Zika). Recentemente, a reacção em cadeia da polimerase (PCR) para SARS-CoV-2 foi conduzida em um dispositivo microfluidic eletroquímico para a detecção de ácidos nucleicos amplificados em um transdutor silicone-baseado. Similarmente, um dispositivo microfluidic óptico foi desenvolvido para detectar os anticorpos anti-SARS-CoV-2 usando o método de superfície da transdução da ressonância do plasmon. Usando este método, os anticorpos proteína-específicos do ponto SARS-CoV-2 podem ser detectados em amostras humanas diluídas do plasma dentro de 30 Min. além, um sistema de detecção microfluidic fluorescência-baseado foi desenvolvido para detectar simultaneamente anticorpos de IgG/IgM e antígenos de SARS-CoV-2 dentro de 15 Min.    

Além, QDs pode ser usado como as moléculas fornecedoras no ensaio de transferência de energia da ressonância (FRET) da fluorescência. Integrando a FRICÇÃO QD-baseada com a afinidade que biosensing, é possível detectar proteínas, ácidos nucleicos, e moléculas pequenas.  

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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