Здоровье

Новый биосенсор обнаруживает антитела COVID-19 за 10-12 секунд


Исследователи из Университета Карнеги-Меллона сообщают о результатах работы над передовой платформой биочувствительности на основе наноматериалов, которая в течение нескольких секунд обнаруживает антитела, специфичные к SARS-CoV-2, вирусу, ответственному за пандемию COVID-19. Помимо тестирования, платформа поможет с точностью количественно оценить иммунологический ответ пациента на новые вакцины.

Результаты были опубликованы на этой неделе в журнале «Advanced Materials«. Среди сотрудников Карнеги-Меллона были Питтсбургский университет (Питтсбург) и UPMC.

Тестовая платформа идентифицирует антитела к белку шипа S1 и домену связывания рецепторов (RBD), в очень маленькой капле крови (около 5 микролитров). Концентрация антител может быть крайне низкой и все еще обнаруживаться ниже одного пикомоляра (0,15 нанометра на миллилитр). Это обнаружение происходит через электрохимическую реакцию внутри портативного микрофлюидного устройства, которое практически сразу же отправляет результаты на простой интерфейс смартфона.

«Мы использовали последние достижения в области материалов и производства, такие как 3D-печать наночастиц, для создания устройства, которое быстро обнаруживает антитела COVID-19«, — сказал Рахул Панат, доцент кафедры машиностроения в Карнеги-Меллон, который использует специальные методы аддитивного производства для различных исследований, начиная от интерфейсов мозговых компьютеров и заканчивая биомониторинговыми устройствами.

Технология аддитивного производства, называемая аэрозольной струйной 3D-печатью, отвечает за эффективность и точность испытательной платформы. Крошечные недорогие золотые микропиллярные электроды напечатаны в наномасштабе с использованием капель аэрозоля, которые термически спекаются вместе. Это приводит к образованию шероховатой, неровной поверхности, которая обеспечивает увеличенную площадь поверхности микростолбиков и усиленную электрохимическую реакцию, при которой антитела могут прикрепляться к антигенам, нанесенным на электрод. Особая геометрия позволяет микростолбикам загружать больше белков для обнаружения, что приводит к очень точным и быстрым результатам.

Тест имеет очень низкую погрешность, так как реакция связывания между антителом и антигеном, используемым в приборе, очень избирательна. Исследователи смогли использовать эту естественную конструкцию в своих интересах.

Результаты были получены в срочном порядке во время пандемии COVID-19. «Поскольку наш метод может количественно определить иммунную реакцию на вакцинацию, он очень актуален в современных условиях«, — сказал Панат.

Панат сотрудничал с Шоу-Цзян Гао, руководителем программы вирусологии рака онкологического центра UPMC Hillman и профессором микробиологии и молекулярной генетики в Университете Питтсбурга. Азахар Али, научный сотрудник Лаборатории перспективного производства и материалов Panat, был ведущим автором исследования.

Быстрая диагностика для лечения и профилактики инфекционных заболеваний — это проблема общественного здравоохранения, выходящая за рамки нынешней пандемии COVID-19. Поскольку предлагаемая сенсорная платформа является универсальной, ее можно использовать для быстрого обнаружения биомаркеров других инфекционных агентов, таких как Эбола, ВИЧ и Зика. Такой быстрый и эффективный тест может изменить правила игры в борьбе с распространением болезней.

Back to top button