Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng các hạt nano từ tính được lập trình kết hợp với điện thoại di động có sẵn và công cụ chẩn đoán plug-in có thể chẩn đoán COVID-19 trong vòng 55 phút hoặc ít hơn. (Tín dụng: Jeff Fitlow / Rice)
Với sự trợ giúp của các thanh nano từ tính được lập trình, một công cụ chẩn đoán cắm vào điện thoại không có sẵn có thể chẩn đoán COVID-19 trong vòng 55 phút hoặc ít hơn.
Chip vi lỏng có kích thước bằng con tem đo nồng độ của protein SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) trong huyết thanh từ một vết chích ngón tay tiêu chuẩn. Các hạt nano liên kết với protein SARS-CoV-2 N, một dấu ấn sinh học cho COVID-19, trong chip và vận chuyển nó đến một cảm biến điện hóa để phát hiện các lượng nhỏ của dấu ấn sinh học.
Các nhà nghiên cứu cho biết quy trình của họ đơn giản hóa việc xử lý mẫu so với dựa trên tăm bông Xét nghiệm PCR được sử dụng rộng rãi để chẩn đoán COVID-19 và cần được phân tích trong phòng thí nghiệm.
Peter Lillehoj, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Rice cho biết: “Điều tuyệt vời về thiết bị này là không cần phòng thí nghiệm. “Bạn có thể thực hiện toàn bộ xét nghiệm và tạo ra kết quả tại địa điểm thu thập, phòng khám sức khỏe hoặc thậm chí là hiệu thuốc. Toàn bộ hệ thống có thể dễ dàng vận chuyển và dễ sử dụng. ”
Nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Cảm biến ACS.
Lillehoj và nghiên cứu sinh kiêm tác giả chính Jiran Li đã tận dụng các công cụ cảm biến sinh học hiện có và kết hợp chúng với kinh nghiệm của riêng họ trong việc phát triển các chẩn đoán đơn giản, như miếng dán microneedle được giới thiệu vào năm ngoái để chẩn đoán bệnh sốt rét.
Công cụ mới dựa trên một sơ đồ phát hiện phức tạp hơn một chút nhưng mang lại kết quả định lượng, chính xác trong một khoảng thời gian ngắn. Để kiểm tra thiết bị, phòng thí nghiệm dựa vào các mẫu huyết thanh được hiến tặng từ những người khỏe mạnh và những người khác dương tính với COVID-19.
Lillehoj cho biết ủ lâu hơn sẽ cho kết quả chính xác hơn khi sử dụng toàn bộ huyết thanh. Phòng thí nghiệm phát hiện ra rằng 55 phút là khoảng thời gian tối ưu để vi mạch cảm nhận được protein SARS-CoV-2 N ở nồng độ thấp nhất là 50 picogram (phần tỷ gam) trên mỗi mililit trong huyết thanh toàn phần. Bộ vi mạch có thể phát hiện protein N ở nồng độ thậm chí còn thấp hơn, ở 10 picogam trên mililit, chỉ trong 25 phút bằng cách pha loãng huyết thanh gấp XNUMX lần.
Được ghép nối với điện thoại Google Pixel 2 và một thiết bị nhúng potentiostat, thiết bị có thể đưa ra chẩn đoán tích cực với nồng độ thấp tới 230 picogram cho toàn bộ huyết thanh.
Lillehoj nói: “Có những quy trình tiêu chuẩn để sửa đổi các hạt bằng một kháng thể nhắm vào một dấu ấn sinh học cụ thể. “Khi bạn kết hợp chúng với một mẫu chứa dấu ấn sinh học, trong trường hợp này là protein SARS-CoV-2 N, chúng liên kết với nhau.”
Một ống mao dẫn được sử dụng để đưa mẫu đến chip, sau đó được đặt trên một nam châm để kéo các hạt về phía cảm biến điện hóa được phủ các kháng thể bắt giữ. Các hạt liên kết với việc bắt giữ kháng thể và tạo ra một dòng điện tỷ lệ với nồng độ của dấu ấn sinh học trong mẫu.
Potentiostat đọc dòng điện đó và gửi tín hiệu đến ứng dụng điện thoại của nó. Nếu không có dấu ấn sinh học COVID-19, các hạt không liên kết với cảm biến và bị rửa trôi bên trong chip.
Lillehoj nói rằng sẽ không khó cho ngành công nghiệp sản xuất chip vi lỏng hoặc thích ứng với các chủng COVID-19 mới nếu và khi điều đó trở nên cần thiết.
Về các tác giả
Viện Y tế Quốc gia, Quỹ Khoa học Quốc gia và Quỹ Nghiên cứu COVID-19 của Đại học Rice đã hỗ trợ nghiên cứu. -
