Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Мультисенсор на COVID-19

Графеновый сенсор позволил сделать экспресс-тест на COVID-19

Оксана Борзенкова, N+1

Ученые создали биосенсор на основе графена для экспресс-теста на COVID-19. Такой тест можно делать самостоятельно на дому и получить результат меньше чем за десять минут. Работа опубликована в журнале Matter.

О наличии вируса и его влиянии на организм можно судить по разным биомаркерам. Например, результатом ответа иммунной системы на антиген вируса служат антитела, причем для каждого типа вируса организм вырабатывает специфичные антитела. В зависимости от стадии заболевания, это могут быть иммуноглобулин G (IgG) или иммуноглобулин M (IgM). Другие маркеры – нуклеокапсидный белок, который играет роль в сборке новых вирусных частиц и С-реактивный белок, который показывает тяжесть заболевания. В настоящее время существует множество методов для обнаружения этих маркеров, один из которых – электрохимический.

Электрохимический способ детектирования молекул позволяет определять их концентрацию по изменению протекающего между электродами тока. Один из электродов (рабочий) выполняет роль подложки для сборки биологической структуры, которая взаимодействует с детектируемыми маркерами. В зависимости от концентрации маркера, который связался со структурой, меняется сопротивление, а значит, и ток между электродами. Эти важные биологические части структуры называются функциональными и могут быть разных типов – прямого (с использование одного антитела), непрямого (используются два антитела, одно из которых меченое), типа «сэндвич» (белок, который нужно зарегистрировать находится между двумя антителами).

RapidPlex1.png

Структура сенсора, слева – для регистрации С-реактивного и нуклеокапсидного белков, справа – антител. Рисунки из статьи в Matter.

Команда ученых из Калифорнийского технологического института под руководством Вэй Гао (Wei Gao) разработала и изготовила электрохимический мультисенсор, который одновременно может измерять четыре маркера – IgG, IgM, C-реактивный и нуклеокапсидный белки. Внимание в своем исследования авторы сфокусировали на детектировании вируса SARS-CoV-2.

RapidPlex4.jpg

При подключении к вспомогательной электронике датчик может передавать данные на мобильный телефон пользователя по беспроводной связи через Bluetooth..

Мультисенсор состоит из четырех отдельных рабочих площадок-электродов и общего электрода, который опоясывает эти площадки. Вся функциональная структура сенсора находится на рабочих графеновых электродах и состоит из линкера, антител и меченых антител. Линкер необходим для стабилизации поверхности графена, и соединения с антителом или другим белком. Для регистрации С-реактивного и нуклеокапсидного белков, авторы пришивали к линкеру антитело, которое специфично связывалось с нужным белком, а потом сверху добавляли еще одно меченое антитело для усиления сигнала.

Такая структура называется «сэндвич» и обладает высокой чувствительностью из-за наличия двух антител. Структура для детектирования IgG и IgM выглядит проще и состоит из кусочка самого вируса SARS-CoV-2, с которым связывается антитело, и меченого антитела. Из-за наличия второго антитела, такая структура называется непрямой.

RapidPlex3.png

Результаты экспериментов на реальных биологических жидкостях. Изменение тока через катоды для (a) здорового и (b) заболевшего испытуемых. (c) гистограммы сравнения здоровых и заболевших для каждого типа маркера. (d), (e) сравнение результатов для плазмы крови и слюны, (f) связь уровня С-реактивного белка с тяжестью заболевания.

В поисках лучшей конфигурации для измерения всех четырех маркеров, ученые тестировали разные линкеры и типы функциональных структур и показали, что выбранный набор оптимален с точки зрения чувствительности и специфичности. Они протестировали сенсор для других похожих вирусов SARS-CoV и MERS-CoV, чтобы показать его специфичность к SARS-CoV-2.

Помимо измерений разбавленных в буферном растворе маркеров, авторы протестировали сенсор на реальных биологических жидкостях – плазме крови и слюне. Результаты для плазмы оказались более контрастными, но в обоих случаях они смогли достоверно определить наличие вируса и оценить тяжесть заболевания.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

вирус биосенсоры экспресс-диагностика биомаркеры Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Диагностика гриппа по анализу выдыхаемого воздуха

Разработчики прототипа сенсора считают, что производство таких устройств не требует больших денежных затрат, и после некоторых доработок оно может появиться в аптеках.

читать

«Лакмусовая бумажка» для диагностики Эболы и не только

Диски из фильтровальной бумаги с нанесенными на поверхность последовательностями нуклеотидов обеспечат быструю и невероятно дешевую диагностику инфекционных заболеваний.

читать

Не только для редактирования

Исследователи из США использовали CRISPR в качестве основы для биосенсора, выявляющего присутствие в крови болезнетворных вирусов.

читать

Сколько здесь заразных комаров?

Система сенсоров по ДНК или РНК определит наличие того или иного вируса у комаров в помещении или на открытой местности.

читать

Новое слово в вирусологии

Выживают слабейшие: противовирусный препарат софосбувир выборочно уничтожает самые опасные вирусы.

читать

Биосенсор для выявления клещевого энцефалита

По тому же принципу можно разрабатывать зонды и для детекции других вирусов: взять нужное антитело и объединить по уже известной технологии с биолюминисцентным белком.

читать