Nanobead magnetik yang diprogramkan dipasangkan dengan telefon bimbit di luar rak dan alat diagnostik pemalam dapat mendiagnosis COVID-19 dalam 55 minit atau kurang, kata para penyelidik. (Kredit: Jeff Fitlow / Rice)
Dengan bantuan nanobead magnetik yang diprogramkan, alat diagnostik yang dipasang ke telefon bimbit dapat mendiagnosis COVID-19 dalam 55 minit atau kurang.
Cip mikrofluidik berukuran setem mengukur kepekatan protein SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) dalam serum darah dari tusukan jari standard. Nanobeads mengikat protein SARS-CoV-2 N, biomarker untuk COVID-19, dalam cip dan mengangkutnya ke sensor elektrokimia yang mengesan jumlah min biomarker.
Para penyelidik mengatakan bahawa proses mereka mempermudah pengendalian sampel berbanding dengan swab Ujian PCR yang banyak digunakan untuk mendiagnosis COVID-19 dan perlu dianalisis di makmal.
"Apa yang hebat tentang peranti ini ialah tidak memerlukan makmal," kata Peter Lillehoj, profesor kejuruteraan mekanikal di Universiti Rice. “Anda dapat melakukan keseluruhan ujian dan menghasilkan hasilnya di tempat pengumpulan, klinik kesihatan, atau bahkan di farmasi. Keseluruhan sistem mudah dibawa dan senang digunakan. "
Penyelidikan muncul dalam jurnal Sensor ACS.
Lillehoj dan pelajar siswazah dan penulis utama Jiran Li memanfaatkan alat biosensing yang ada dan menggabungkannya dengan pengalaman mereka sendiri dalam mengembangkan diagnostik sederhana, seperti patch microneedle yang diperkenalkan tahun lalu untuk mendiagnosis malaria.
Alat baru bergantung pada skema pengesanan yang sedikit lebih kompleks tetapi memberikan hasil kuantitatif yang tepat dalam jangka masa yang singkat. Untuk menguji peranti, makmal bergantung pada sampel serum yang disumbangkan dari orang yang sihat dan orang lain yang positif COVID-19.
Lillehoj mengatakan inkubasi yang lebih lama memberikan hasil yang lebih tepat ketika menggunakan keseluruhan serum. Makmal mendapati bahawa 55 minit adalah jumlah masa yang optimum bagi mikrocip untuk merasakan protein SARS-CoV-2 N pada kepekatan serendah 50 picogram (milyar gram) per mililiter dalam keseluruhan serum. Chip mikro dapat mengesan protein N dalam kepekatan yang lebih rendah, pada 10 picogram per mililiter, hanya dalam 25 minit dengan mencairkan serum lima kali ganda.
Dipasangkan dengan telefon Google Pixel 2 dan potentiostat pemalam, peranti ini dapat memberikan diagnosis positif dengan konsentrasi serendah 230 picogram untuk keseluruhan serum.
"Ada prosedur standard untuk memodifikasi manik dengan antibodi yang menargetkan biomarker tertentu," kata Lillehoj. "Apabila anda menggabungkannya dengan sampel yang mengandungi biomarker, dalam hal ini protein SARS-CoV-2 N, mereka terikat bersama."
Tiub kapilari digunakan untuk mengirimkan sampel ke cip, yang kemudian diletakkan pada magnet yang menarik manik ke arah sensor elektrokimia yang dilapisi dengan antibodi penangkapan. Manik-manik itu mengikat pada tangkapan antibodi dan menghasilkan arus yang berkadar dengan kepekatan biomarker dalam sampel.
Potentiostat membaca yang terkini dan menghantar isyarat ke aplikasi telefonnya. Sekiranya tidak ada biomarker COVID-19, manik-manik itu tidak terikat pada sensor dan dihanyutkan di dalam cip.
Lillehoj mengatakan bahawa tidak sukar bagi industri untuk menghasilkan cip mikrofluidik atau menyesuaikannya dengan strain COVID-19 baru jika dan bila diperlukan.
Mengenai Pengarang
Institut Kesihatan Nasional, Yayasan Sains Nasional, dan Dana Penyelidikan Universiti Rice COVID-19 menyokong penyelidikan tersebut. -
