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Un biosensor del grafito del lápiz que descubre SARS-CoV-2

Los científicos en todo el mundo comúnmente aceptados que la detección temprana del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática, que es el virus responsable de la enfermedad 2019 (COVID-19) del coronavirus, siguió por el aislamiento de la persona infectada son un método efectivo para prevenir la extensión adicional de la enfermedad. Actualmente, debido a la alta exactitud y a la especificidad del análisis reverso-transcriptase de la reacción en cadena de polimerasa (RT-PCR), esta técnica analítica se considera el patrón oro para descubrir la presencia de SARS-CoV-2.

Las muestras (NP) nasofaríngeas u (OP) orofaríngeas son los dos tipos primarios que son utilizados para descubrir SARS-CoV-2 por RT-PCR. Sin embargo, esta prueba es costosa, que toma tiempo, y requiere a un técnico experto ser realizada. Como consecuencia, el análisis de RT-PCR es inadecuado para los esfuerzos en masa de la prueba, determinado ésos conducto en países de bajos ingresos con los recursos limitados.

Estuches de la prueba COVID-19

Varios estuches rápidos de la prueba están actualmente disponibles para la diagnosis de COVID-19. A pesar de su uso disperso, éstos antígeno-basaron estuches diagnósticos se asocian a exactitud y a sensibilidad reducidas con respecto al análisis de RT-PCR. Estos estuches por lo tanto se consideran no fiables para exacto descubrir la presencia de COVID-19, determinado en individuos asintomáticos.

Estudio: detección de la Minuto-escala de SARS-CoV-2 usando un biosensor barato integrado por los electrodos de grafito del lápiz. Haber de imagen: danielmarin/Shutterstock.com

Como consecuencia, sigue siendo una necesidad urgente de un rapid, barata, y estuches diagnósticos altamente sensibles para la detección temprana de SARS-CoV-2. En este contexto, varios dispositivos portátiles se han diseñado y se han basado en tecnologías electroquímicas, colorimétricas, serológicas, y molecular-basadas para ofrecer una diagnosis rápida del virus. Aunque estos estuches diagnósticos sean exactos, tienden a ser más lentos y más costosos que estuches actuales de la prueba, mientras que también requieren los materiales y el equipo que no son fácilmente accesibles.

En un nuevo estudio publicado en los procedimientos de la National Academy of Sciences, los científicos discuten el revelado de una herramienta diagnóstica rápida COVID-19 conocida como el diagnóstico avanzado electroquímico barato (GUÍA). La tecnología del GUÍA se basa en los materiales altamente accesibles y baratos, cuyo incluya el guía de lápiz de grafito y un frasco plástico.

LLEVE, un biosensor electroquímico rápido y barato. (a) Representación esquemática de los electrodos de grafito usados en GUÍA. (b) Functionalization de AuNPs-cys en los electrodos de grafito después de la modificación con aldehído glutárico. (c) Modificación de AuNPs-cys con ACE2 usando el EDC y NHS para habilitar la formación en enlace de la amida y BSA para el bloqueo superficial. La reacción analítica del GUÍA en presencia de SARS-CoV-2 fue basada en la supresión actual debido al atascamiento selectivo del SP viral con el electrodo de ACE2-functionalized, que cegó parcialmente el área electrodic, llevando a la corriente máxima disminuida de la solución redox 3−/4− de la antena ([FE (NC) 6]). (d) Comparación del costo y del tiempo de detección entre el GUÍA y el antígeno aprobado por la FDA existente, serológicos, y las pruebas moleculares (47).
LLEVE, un biosensor electroquímico rápido y barato. (a) Representación esquemática de los electrodos de grafito usados en GUÍA. (b) Functionalization de AuNPs-cys en los electrodos de grafito después de la modificación con aldehído glutárico. (c) Modificación de AuNPs-cys con ACE2 usando el EDC y NHS para habilitar la formación en enlace de la amida y BSA para el bloqueo superficial. La reacción analítica del GUÍA en presencia de SARS-CoV-2 fue basada en la supresión actual debido al atascamiento selectivo del SP viral con el electrodo de ACE2-functionalized, que cegó parcialmente el área electrodic, llevando a la corriente máxima disminuida de la solución redox 3−/4− de la antena ([FE (NC) 6]). (d) Comparación del costo y del tiempo de detección entre el GUÍA y el antígeno aprobado por la FDA existente, serológicos, y las pruebas moleculares (47).

El diseño del nuevo grafito biosensor-basó el estuche del diagnóstico SARS-CoV-2

Este estuche (DIY) diagnóstico de bricolaje consiste en un transductor hecho de los guías del grafito modificados con el receptor humano de la enzima angiotensina-que convierte 2 (ACE2) y un frasco plástico. Este dispositivo electroquímico explota la afinidad obligatoria SARS-CoV-2 de la proteína del pico (s) y de los receptores humanos ACE2. La reacción electroquímica ocurre en el electrodo de grafito, que consigue final convertido a una señal analítica perceptible que functionalized con el método de la caída-fundición.

Además del transductor y del frasco, un equipo de modificantes está también presente dentro de este estuche, que es crucial a mantener la alta sensibilidad del sensor. Estos modificantes incluyen el aldehído glutárico (GA), los nanoparticles del oro (AuNPs), el cysteamine (cys), ACE2, y la albúmina del suero vacuno (BSA).

En esta herramienta diagnóstica, el electrodo de trabajo del grafito (WE) se ha modificado con AuNPs que fue estabilizado usando cys, que ayuda a anclar ACE2. Los sitios activos restantes presentes en la superficie del electrodo son cegados por BSA, que evita que las acciones recíprocas no específicas ocurran entre la muestra clínica y el biosensor.

El electrodo de trabajo del grafito de este sensor se puede activar en menos de 3 horas. Una vez que está activado, el electrodo sigue siendo estable por más de 5 días cuando está mantenido la solución salina (PBS) fosfato-protegida en 4°C. Además, los guías modificados del grafito fueron encontrados para ser altamente sensibles para descubrir la proteína de S de SARS-CoV-2, mientras que simultáneamente eliminaban cualquier reactividad cruzada de la ocurrencia entre el sensor y otros virus relevantes. La exactitud de este dispositivo fue estudiada por 113 de evaluación DE OP. SYS., NP, y las muestras del paciente de la saliva.

Ventajas del nuevo estuche del diagnóstico SARS-CoV-2

Este dispositivo de la prueba ofrece la detección in situ SARS-CoV-2 en el plazo de 6,5 minutos, que es considerablemente más rápida que los estuches diagnósticos que han sido aprobados por los Estados Unidos Food and Drug Administration (FDA).

La unidad de GUÍA puede ser manufacturada usando los materiales que no son costosos, así soportando el uso de esta tecnología para los estuches baratos del diagnóstico SARS-CoV-2. De hecho, los investigadores estiman que el costo de una única unidad de GUÍA es alrededor $1,50. Por lo tanto, debido a su rentabilidad y a diseño de DIY, la nueva prueba diagnóstica del rapid COVID-19 podía ofrecer una oportunidad para la prueba de alta frecuencia población-ancha en países más de ingreso bajo.

Aplicabilidad del GUÍA

Otros estudios serán necesarios evaluar la eficacia de la tecnología del GUÍA en descubrir más nuevas variantes SARS-CoV-2. Si son acertados, estos estuches podrían habilitar la detección temprana de las nuevas variantes, que ayudarían a reducir la extensión y la transmisión de nuevas variantes antes de que lleguen a ser dominantes.

Las ventajas principales de este dispositivo incluyen su bajo costo, alta sensibilidad, y exactitud. Este dispositivo por lo tanto sería un candidato ideal a la vigilancia de la población, que podría ayudar a evitar que ocurran los brotes futuros. La producción en masa de este estuche diagnóstico es posible porque la modificación de muchos electrodos puede ser realizada simultáneamente, de tal modo asegurándose de que la fabricación automatizada de este dispositivo sería posible.  

Los investigadores del estudio actual son optimistas que su sensor nuevo puede ser aplicado más allá del virus COVID-19. Esta tecnología se puede utilizar para la detección de una amplia gama de patógeno tales como otros virus, bacterias, y hongos, mientras el agente infeccioso y su receptor estén disponibles.

Journal reference:
Dr. Priyom Bose

Written by

Dr. Priyom Bose

Priyom holds a Ph.D. in Plant Biology and Biotechnology from the University of Madras, India. She is an active researcher and an experienced science writer. Priyom has also co-authored several original research articles that have been published in reputed peer-reviewed journals. She is also an avid reader and an amateur photographer.

Citations

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    Bose, Priyom. (2021, July 14). Un biosensor del grafito del lápiz que descubre SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on October 19, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210714/A-pencil-graphite-biosensor-that-detects-SARS-CoV-2.aspx.

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