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Materiais de revisão dos pesquisadores usados para projectar biosensors para a detecção SARS-CoV-2

O vírus SARS-CoV-2 ainda está causando uma perda dramática de vidas humanas mundiais, constituindo um desafio inaudito para a sociedade, a saúde pública, e a economia, para superar. Actualmente, SARS-CoV-2 pode ser diagnosticado em duas maneiras diferentes: i) testes do antígeno (ponto--cuidado, POC) e ii) testes moleculars (ácido nucleico, RNA, ou reacção em cadeia da PCR-polimerase).

Os testes do antígeno podem detectar as partes das proteínas SARS-CoV-2, conhecidas como antígenos, através de um método de amostra nasopharyngeal ou nasal do cotonete. As vantagens principais do POC-teste incluem a especificidade alta, a resposta rápida (menos do que uma hora), e a mobilidade, sem a necessidade de facilidades fixas do laboratório.

Por outro lado, em um teste de diagnóstico molecular, uma reacção em cadeia reversa da polimerase do transcriptase (RT-PCR) é evoluída, igualmente sabido como o método da amplificação do ácido nucleico, que exige o equipamento de laboratório caro, as horas da análise, e o pessoal especial.

Apesar dos grandes esforços da comunidade científica para a revelação de ferramentas diagnósticas e da realização da especificidade alta e a sensibilidade dos testes moleculars, o interesse sobre o controle e a detecção do SARS-CoV-2 permanecem.

O cientista da universidade federal de Ural, prof. Panagiotis Tsiakaras com seus colegas nos grupos de investigação internacionais centrados sobre a revisão dos materiais usados para o projecto e a revelação dos biosensors eletroquímicos para a detecção SARS-CoV-2, destacando o papel significativo a electroquímica poderia jogar em controlar a doença de COVID.

Este tipo dos biosensors podia ser uma ferramenta diagnóstica do vírus bem sucedido da sensibilidade alta, especificidade, baixo custo, resposta rápida, não exigindo nenhum pessoal especial e oferecendo a vantagem da mobilidade. O papel foi publicado no jornal da química Electroanalytical.

Atualizados, dois grupos principais de materiais foram explorados completamente como os eléctrodos do transdutor: i) o Au (ouro) - baseado e ii) o carbono ou graphene-baseados. Ambo o tempo de resposta mais rápido actual (dentro de alguns segundos) junto com uma precisão mais alta do que os métodos de detecção actuais, e a maioria deles têm igualmente uma sensibilidade mais alta. Além disso, muitos deles têm a possibilidade de ser portáteis e miniaturizados.

Comparando os dois grupos acima de materiais os pesquisadores concluíram que o carbono ou graphene-baseados podem competir os eléctrodos Au-baseados, como tem as características operacionais similares ou melhores, igualmente oferecendo a vantagem de mais barato.

Na revisão actual, os cientistas reconhecem aquele no caso dos eléctrodos Au-baseados, o Au foi usado principalmente sob a forma dos nanoparticles no apoio alternativo (polímero-baseado ou outro) ou apoiado no óxido reduzido do graphene antes de ser depositado na plataforma básica.

A inclusão r-IR (óxido reduzido do graphene) aos nanoparticles do Au melhora significativamente características do sensor SARS-CoV-2 enquanto expande principalmente a área da detecção que o vírus liga.

No caso do carbono ou dos eléctrodos graphene-baseados, o functionalization de superfície constitui a estratégia principal que foi seguida. Especialmente o graphene e seus derivados, que são considerados os materiais os mais prometedores, não contêm os grupos funcionais quimicamente reactivos que poderiam ajudar a imobilizar biomoléculas do analyte.

Assim, sua superfície ou alteração da estrutura foram investigadas perto: i) lubrificando o graphene com um outro (bio) elemento, ou ii) criando defeitos da estrutura, ou iii) sendo usado porque são alterar os eléctrodos tela-impressos do carbono.

Entre a espectroscopia electroquímica da impedância das técnicas aplicadas da detecção, a amperometria, e o voltammetry diferencial do pulso eram as mais usadas. Entrementes, no caso da técnica amperométrica, há um interesse sobre a resposta actual “real” do sensor ao estar em um ambiente com concentrações altas do vírus, como podem os fenômenos da difusão prevalecer.

A espectroscopia electroquímica da impedância, o voltammetry da onda quadrada, e as técnicas diferenciais da detecção do voltammetry do pulso são mais sensíveis e seguros, especialmente aos valores muito baixos da concentração do analyte do alvo. Contudo, porque adquirindo a carga “real” as circunstâncias operacionais as melhores são ajustadas cada vez (etapa do hertz ou de tensão, ou taxa de varredura, etc.) de acordo com a concentração do vírus.

Concluindo sua revisão, o prof. Panagiotis Tsiakaras e seus colegas relatam aquele: entre os eléctrodos Au-baseados e o carbono ou graphene-baseados explorados dos materiais do eléctrodo, é os dois grupos materiais principais, quando os biosensors eletroquímicos nanomaterial-baseados poderiam permitir um rápido, exacto, e sem custo especial, detecção do vírus.

Contudo, como indicam, é necessário pesquisar mais para ser feito em termos dos vários nanomaterials e das estratégias novas da síntese em ordem os biosensors SARS-CoV-2 a ser comercializados.

Source:
Journal reference:

Balkourani, G., et al. (2021) Emerging materials for the electrochemical detection of COVID-19. Journal of Electroanalytical Chemistry. doi.org/10.1016/j.jelechem.2021.115289.