Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

Inovações sobre papel para o diagnóstico COVID-19

No contexto da pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19), diversos estudos discutiram a revelação de dispositivos (PoC) e de biosensors do teste do ponto--cuidado para o diagnóstico e a identificação do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2).

Uma revisão publicada na ômega do jornal ACS de sociedade de produto químico americano discute dispositivos sobre papel e as plataformas que visam SARS-CoV-2 para o diagnóstico barato do PoC e o teste serological do anticorpo. Esta revisão igualmente discute os dispositivos que visam os marcadores inflamatórios relevantes para COVID-19.

Estudo: Biosensors sobre papel para COVID-19: Uma revisão de ferramentas inovativas para controlar a pandemia. Crédito de imagem: asharkyu/Shutterstock.com

Necessidade para testes de diagnóstico novos

A reacção em cadeia reversa da transcriptase-polimerase (RT-PCR) é o ensaio diagnóstico preliminar usado para a detecção do ácido ribonucléico SARS-CoV-2 viral (RNA) em amostras orofaríngeas do cotonete. Esta é a bandeira de ouro actual para o diagnóstico e o teste porque é altamente sensível e específico.

Contudo, RT-PCR é um processo demorado que exija reagentes específicos, pessoais especializados, e equipamento. Conseqüentemente, esta técnica não pode ser amplamente utilizada para o traçado do contacto. Além disso, é executada geralmente após o início dos sintomas.

Este teste igualmente tem algumas limitações analíticas incluir a possibilidade de falsos positivos e de negativos. As diferenças foram observadas no desempenho de jogos diferentes do teste.

Devido às limitações de RT-PCR, permanece uma necessidade para rápido, exacto, e prontamente - ferramentas disponíveis para controlar esta pandemia. Com tal fim, o teste do PoC ou o teste do próximo-paciente referem um teste executado perto da parte externa paciente do ajuste do laboratório.

Os dispositivos e os biosensors do PoC são operados simplesmente, eficaz na redução de custos, e empregados facilmente nas áreas com mais baixa acessibilidade aos cuidados médicos centralizados e aos laboratórios bem-equipados. Junto com a revelação de aproximações terapêuticas e de vacinas para SARS-CoV-2, há uma alta demanda para que os cientistas desenvolvam biosensors altamente acessíveis novos.

Dispositivos sobre papel

Os Biosensors usando a celulose e seus derivados são benéfico devido a seus disponibilidade e perfil de segurança ambiental melhorado. Mesmo antes da pandemia COVID-19, muitas aproximações foram desenvolvidas para conseguir um biosensor bem sucedido em carcaças celulose-baseadas.

Estes incluem os reagentes específicos de imobilização que reagem com um composto ou um grupo dado de compostos da amostra nestas carcaças. Esta reacção é traduzida então monitorando alterações visíveis ou detectores eletroquímicos.

Outros tipos de sensores sobre papel incluem o microfluidics nos métodos de papel ou simples do mergulho/carcaça que são similares ao método comum do papel do pH. Um outro exemplo é o medidor da glicose que é feito em uma carcaça de papel.

Há muitos tipos de papel da celulose e de seus materiais químico-derivados que foram usados nos biosensors, que permitem ajustando estes dispositivos. O papel é apropriado para fazer tais dispositivos porque é compatível com a maioria de reagentes, pode quimicamente ser alterado para funções diferentes, e tem a força altamente térmica e mecânica.

Além disso, o papel pode igualmente suportar os processos de manufactura diferentes exigidos fazendo o dispositivo analítico. O papel não é apenas um portador dos reagentes mas igualmente reserva activamente provar, filtragem, separação, e mistura do reagente/amostra.

O dispositivo sobre papel o mais de uso geral é a tira de teste lateral (LFA) do ensaio do fluxo que é incorporada frequentemente em immunoassays. Os dispositivos analíticos sobre papel de Microfluidic (μPADs) aumentam mais as funcionalidades de dispositivos sobre papel.

Dispositivos sobre papel para o teste viral do RNA

O RNA viral que é extraído de um cotonete orofaríngeo pode directamente ser medido em um ajuste do PoC usando vários métodos analíticos diferentes. Estes incluem:

  • Identificação repetição-baseada palíndroma curto regularmente (CRISPR) interspaced aglomerada do RNA com sobre papel
  • Readout do sinal do LFA
  • Dispositivo do formato do LFA da fluorescência para a detecção do RNA
  • A transcrição reversa laço-negociou a detecção isothermal do RNA da amplificação (RT-LAMP) no microfluidics-baseado
  • Um dispositivo multifuncional que leve tarefas múltiplas do ensaio molecular do diagnóstico
  • Uma plataforma sobre papel electroquímica para a identificação e o diagnóstico amplificação-livres do RNA, usando pontas de prova único-encalhadas do ácido deoxyribonucleic (ssDNA) e os eléctrodos do graphene/ouro alterados com nanoparticles conjugados do ouro.

Dispositivos sobre papel para a detecção viral do antígeno

SARS-CoV-2 pode ser identificado em uma amostra com a detecção de antígenos virais específicos ao vírus que inclui a proteína do nucleocapsid (N) e proteína do ponto (s). O antígeno de SARS-CoV-2 S pode ser detectado no formato do LFA usando o receptor deconversão da enzima 2 (ACE2) como uma molécula da captação para immunocomplexes de fluxo.

O ácido Sialic é um outro produto químico usado para detectar o antígeno de S no formato do LFA. Isto contorna a necessidade para anticorpos e a detecção immunoassay-baseada deste antígeno. Um outro dispositivo do LFA para a detecção do antígeno de S emprega nanozymes e sinalização da quimioluminescência, que permite a leitura portátil usando o readout do smartphone.

Usando o sistema do LFA, o antígeno de N pode ser detectado pelos anticorpos da fusão produzidos dos fago clonados. Um dispositivo detecta os antígenos de S e de N que usam simultaneamente o sistema do LFA com nanoparticles deconversão e um sensor da fluorescência 5G-enabled para aplicações de IoT. Igualmente, a nova varredura executa uma alto-produção, uma detecção proteomic de antígenos de S e de N e suas subunidades imprimindo os anticorpos que visam os antígenos em uma carcaça da nitrocelulose.

a espectroscopia Superfície-aumentada de Raman (SERS) combinada com os dispositivos sobre papel fornece a detecção óptica etiqueta-livre e pode ser usada com líquidos de corpo tais como rasgos, saliva, assim como cotonetes nasais e da garganta sem exigir nenhum pré-tratamento da amostra. Um outro biosensor eletroquímico sobre papel relatado usa um método etiqueta-livre para a detecção do antígeno da proteína de S.

Dispositivos sobre papel para a detecção imunogenética da resposta SARS-CoV-2

A monitoração da resposta imunológica envolve identificar e determinando anticorpos específicos o corpo produz contra SARS-CoV-2, na maior parte imunoglobulina G dos anticorpos (IgG), IgM, e IgA.

Os Anti-n anticorpos de IgG podem ser detectados usar nanoparticles lanthanide-lubrificados do poliestireno para a sinalização altamente sensível da luminescência no teste do LFA. Os anticorpos de IgG e de IgM podem simultaneamente ser detectados usar o immunoassay nanoparticles-baseado ouro conjugado.

Igualmente, um dispositivo detecta anticorpos de IgG e de IgM contra o antígeno de S, empregando um método óptico alternativo da transdução para a sinalização da formação do immunocomplex da fluorescência. Um sistema SERS-baseado alto-sensível do LFA detecta o anti-s antígeno IgG e os anticorpos de IgM.

Os formatos sobre papel alternativos do ensaio para a detecção do anticorpo incluem o dispositivo sobre papel enzima-ligado do ensaio da imunoabsorção (ELISA) para o anticorpo humanizado SARS-CoV-2, a fabricação sobre papel do eléctrodo para a detecção electroquímica da espectroscopia da impedância de anti-s anticorpos de IgG do antígeno, e um biosensor eletroquímico sobre papel do Origâmi-estilo para anticorpos do antígeno de detecção e de determinação de IgG e de IgM anti-s.

Dispositivos sobre papel para a monitoração inflamatório da severidade da resposta e da doença

A infecção SARS-CoV-2 pode progredir à doença severa devido a uma resposta imune desregularizada. Há uma correlação directa entre marcadores inflamatórios e severidade da infecção SARS-CoV-2.

Actualmente, diversos biosensors sobre papel foram desenvolvidos para interleukin-6 (IL-6), a proteína, (CRP) o ferritin, e a detecção C-reactivos do procalcitonin (PCT), que são marcadores de uma resposta imune. As membranas regeneradas da celulose usadas para a concentração do produto químico testado são aplicadas para a detecção electroquímica sensível de IL-6.

Um dispositivo que usa um sistema do LFA para a detecção IL-6 na cabeceira foi relatado usando o immunoassay ouro-baseado. Um outro dispositivo sobre papel usa uma aproximação da dobradura que visa IL-6 nos pacientes COVID-19 para a monitoração da progressão da doença.

Em um outro estudo, os pesquisadores relataram o uso de um biosensor eletroquímico sobre papel que confiasse nos eléctrodos nanoparticles-alterados ouro para explorar a afinidade de CRP a Ca2+ para a transdução actual obrigatória e subseqüente. Um outro sistema do LFA usando uma membrana assimétrica do polysulfone para a atrasar-liberação e é emparelhado com a sinalização da quimioluminescência para a sensibilidade melhorada foi relatado igualmente.

O Ferritin pode igualmente ser detectado usar os eléctrodos sobre papel. A formação do immunocomplex causa alterações nos sinais actuais correlacionados à presença de ferritin. Além disso, um outro sistema do LFA foi desenvolvido para a detecção do PCT que usa os nanoparticles conjugados com os anticorpos anti-PCT para a detecção sensível da fluorescência.

Perspectivas futuras

As ferramentas sobre papel podem ser úteis nos ajustes epidemiológicos, incluindo a avaliação da imunidade das populações expor ao vírus, assim como para que a monitoração das águas residuais forneça um indicador do aviso prévio da propagação viral.  

Há um espaço para desenvolver a detecção quantitativa em dispositivos sobre papel. Isto pode ser permitido por leitores portáteis, por smartphones funcionalidade-encaixados, ou por unidades portáteis do potentiostat com capacidades da transmissão do sinal.

As características analíticas de dispositivos actuais podem ser melhoradas incorporando nanomaterials diferentes ou outros elementos sintéticos do reconhecimento. Os Nanomaterials podem ser altamente benéficos em detectar a infecção SARS-CoV-2 ou os anticorpos em amostras diferentes diminuindo o limite de detecção e aumentando a sensibilidade. Isto permitirá o auto-teste seguro, assim diminuindo a carga em facilidades de cuidados médicos.

Journal reference:
  • Pinheiro, T., Cardoso, A. R., Sousa, C. E. A., et al. (2021). Paper-Based Biosensors for COVID-19: A Review of Innovative Tools for Controlling the Pandemic. ACS Omega 6(44), 29268–29290. doi:10.1021/acsomega.1c04012.
Dr. Shital Sarah Ahaley

Written by

Dr. Shital Sarah Ahaley

Dr. Shital Sarah Ahaley is a medical writer. She completed her Bachelor's and Master's degree in Microbiology at the University of Pune. She then completed her Ph.D. at the Indian Institute of Science, Bengaluru where she studied muscle development and muscle diseases. After her Ph.D., she worked at the Indian Institute of Science, Education, and Research, Pune as a post-doctoral fellow. She then acquired and executed an independent grant from the DBT-Wellcome Trust India Alliance as an Early Career Fellow. Her work focused on RNA binding proteins and Hedgehog signaling.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Sarah Ahaley, Shital. (2021, November 22). Inovações sobre papel para o diagnóstico COVID-19. News-Medical. Retrieved on January 28, 2022 from https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx.

  • MLA

    Sarah Ahaley, Shital. "Inovações sobre papel para o diagnóstico COVID-19". News-Medical. 28 January 2022. <https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx>.

  • Chicago

    Sarah Ahaley, Shital. "Inovações sobre papel para o diagnóstico COVID-19". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx. (accessed January 28, 2022).

  • Harvard

    Sarah Ahaley, Shital. 2021. Inovações sobre papel para o diagnóstico COVID-19. News-Medical, viewed 28 January 2022, https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx.