Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали автономный недорогой тест на COVID-19, который может дать результаты в течение 10 минут дома даже для людей, у которых нет симптомов.

Главная битва в войне против COVID-19, вируса, который повлиял на сам наш образ жизни и унес почти 2 миллиона жизней, – это диагностика. Теперь исследовательская группа из Технологического института Калфорнии (CalTech) могла нанести серьезный удар в этой битве.

Команда разработала автономный электронный блок – SARS-CoV-2 RapidPlex – который точно настроен на специфические биохимические метки COVID. Это может позволить провести тестирование «на месте», выявляя присутствие вируса в течение 10 минут. Это дает ему большое преимущество перед существующими методами, которые могут занять часы или даже дни, чтобы получить результат.

Устройство ставит диагноз даже тем людям, у которых на момент тестирования симптомы отсутствуют. Это может иметь большое значение в борьбе с вирусом, который легко распространяется бессимптомными носителями.

Что делает устройство SARS-CoV-2 RapidPlex еще более впечатляющим, так это то, что он состоит из комбинации недорогих датчиков, что потенциально делает его довольно экономичным в производстве. Кроме того, устройство обрабатывает собранные данные и сообщает о результатах на смартфон пользователя, что делает его адаптируемым и мобильным. Что особенно важно, это означает, что прибор также может эксплуатироваться без участия медицинского работника, поэтому пользователи могут развернуть тест у себя дома.

Одна из причин, по которой прибор настолько эффективен, заключается в том, что он может электрохимически идентифицировать три важных молекулярных биомаркера. А именно, сам вирус, антитела иммунного ответа, созданные для борьбы с ним, и белок, связанный с инфляцией, обнаружение которого может указывать на серьезность инфекции.

Следовательно, устройство SARS-CoV-2 RapidPlex может обнаруживать COVID-19 по чрезвычайно низким уровням определенных компонентов в жидкостях организма, таких как кровь, слюна и даже пот.

Это единственная платформа телемедицины, которую я видел, которая может предоставлять информацию о заражении в трех типах данных с помощью одного датчика. Всего за несколько минут мы можем одновременно проверить эти уровни, чтобы получить полную картину инфекции, включая раннюю инфекцию, иммунитет и степень тяжести.

Вэй Гао, ведущий исследователь и доцент кафедры медицинской инженерии Калифорнийского технологического института

Исследователи обсуждают свой потенциальный прорыв в статье, опубликованной в журнале Matter¹.

Сенсоры графена выслеживают биомаркеры COVID-19

Одним из ключей к эффективности устройства SARS-CoV-2 RapidPlex являются его датчики и материал, которым они покрыты. Матрица датчиков устройства имеет четыре графеновых электрода, электрод серебро / серебро-хлор и графеновый противоэлектрод, все они выгравированы лазером на подложке из полиимида.

Антигены и антитела иммобилизованы на выгравированных лазером микропорах, вырезанных в графеновых электродах. Помимо захвата этих молекул, микропоры означают, что сенсоры имеют большую площадь поверхности, а это означает, что даже при работе с крошечными образцами белки, используемые SARS-CoV-2 RapidPlex, доставляют достаточно материала для обнаружения присутствия COVID- 19.

Площадь поверхности сенсора также выигрывает от использования графена, который имеет большую площадь поверхности из-за того, что он состоит из одного слоя атомов углерода. Графен также позволяет электронам беспрепятственно перемещаться по нему и сквозь него. Эта подвижность с высоким зарядом дает устройству высокую чувствительность и возможность переключать стратегии обнаружения.

Графен дает еще одно преимущество устройствам, в которых он используется; тот факт, что это дешево и доступно. В сочетании с тем фактом, что оба этапа лазерной гравировки, задействованные в процессе создания датчиков, из которых состоит SARS-CoV-2 RapidPlex, являются быстрыми и экономичными, это означает, что устройство должно быть как экономичным, так и массовым.

Результат представляет собой удобный инструмент для быстрого и точного выявления инфекции COVID-19 в зависимости от стадии.

Удаление SARS-CoV-2 RapidPlex из лаборатории

В настоящее время SARS-CoV-2 RapidPlex находится на стадии лабораторных испытаний. Хотя он продемонстрировал впечатляющие результаты, которые, по словам Гао, указывают на высокую чувствительность, они были получены на небольших образцах. Таким образом, теперь установка должна проявить себя на больших образцах.

Команда CalTech теперь рассмотрит возможность тестирования SARS-CoV-2 RapidPlex на «реальных» образцах, собранных непосредственно у пациентов, а не на лабораторно подготовленных образцах, полученных от пациентов, у которых уже были положительные или отрицательные результаты.

Все это означает перемещение SARS-CoV-2 RapidPlex из лаборатории в больницы, а после этого начало тестирования «дома».

Наша конечная цель – использование в домашних условиях. В следующем году мы планируем отправить их по почте лицам с высоким риском для тестирования на дому. А в будущем эту платформу можно будет модифицировать для других видов тестирования на инфекционные заболевания в домашних условиях.

Вэй Гао, ведущий исследователь и доцент кафедры медицинской инженерии Калифорнийского технологического института

Ссылки

¹ Гао. В., Торренте-Родригес. Р. М., Лукас. Х., и др., [2020] ' SARS-CoV-2 RapidPlex: мультиплексированная телемедицинская платформа на основе графена для быстрой и недорогой диагностики и мониторинга COVID-19, ' Материя, [DOI: 10.1016/j.matt.2020.09.027]

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат автору, выраженному в их личном качестве, и не обязательно отражают точку зрения AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого веб-сайта. Этот отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.