Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Датчик на основе углеродных нанотрубок может обнаруживать белки SARS-CoV-2

Датчик на основе углеродных нанотрубок может обнаруживать белки SARS-CoV-2

Опубликовал: Admin, 27-10-2021, 23:14, Нанотехнологии, 7, 0

Датчик на основе углеродных нанотрубок может обнаруживать белки SARS-CoV-2

Используя специальные углеродные нанотрубки, инженеры Массачусетского технологического института разработали новый датчик, который может обнаруживать SARS-CoV-2 без каких-либо антител, что дает результат в течение нескольких минут. Их новый датчик основан на технологии, которая может быстро производить быструю и точную диагностику не только для COVID-19 но и для будущих пандемий, говорят исследователи.

«Экспресс-тест Означает, что вы можете начать путешествие намного раньше в случае будущей пандемии. Вы можете проверять людей, выходящих из самолета, и определять, следует ли им помещать их в карантин или нет. Вы можете аналогичным образом проверять людей, входящих на их рабочее место, и т. Д. четвертое ", - говорит Майкл Страно, профессор химической инженерии Карбон П. Дуббс в Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования. «У нас пока нет технологии, которая могла бы разработать и развернуть такие Сенсоры Достаточно быстро, чтобы предотвратить экономические потери».

Диагностика основана на сенсорной технологии из углеродных нанотрубок, которую ранее разработала лаборатория Страно. Когда исследователи начали работать над датчиком COVID-19 им потребовалось всего 10 дней, чтобы идентифицировать модифицированную углеродную нанотрубку, способную избирательно обнаруживать вирусные белки они искали, а затем протестировали его и включили в рабочий прототип. Этот подход также устраняет необходимость в антителах или других реагентах, создание, очистка и распространение которых требует много времени.

Постдок из Массачусетского технологического института Суён Чо и аспирант Сяоцзя Джин являются ведущими авторами статьи, которая выходит сегодня в Аналитическая химия . Среди других авторов - аспиранты Массачусетского технологического института Сунгюн Ян и Цзяньцяо Цуй, а также постдок Сюнь Гун.

Молекулярное распознавание

Несколько лет назад лаборатория Страно разработала новый подход к разработке сенсоров для различных молекул. Их метод основан на использовании углеродных нанотрубок - полых цилиндров нанометровой толщины, сделанных из углерода, которые естественным образом флуоресцируют при воздействии лазерного света. Они показали, что, обернув такие трубки различными полимерами, они могут создавать сенсоры, которые реагируют на определенные целевые молекулы, химически распознавая их.

Их подход, известный как Corona Phase Molecular Recognition (CoPhMoRe), использует феномен, который возникает, когда определенные типы полимеров связываются с наночастицей. Эти молекулы, известные как амфифильные полимеры, имеют гидрофобные области, которые фиксируются на трубках, как якоря, и гидрофильные области, которые образуют серию петель, отходящих от трубок.

Эти петли образуют слой, называемый короной, окружающий нанотрубку. В зависимости от расположения петель бывают разные видыцелевых молекул могут вклиниваться в промежутки между петлями, и это связывание мишени изменяет интенсивность или максимальную длину волны флуоресценции, производимой углеродная нанотрубка .

Ранее в этом году Strano и InnoTech Precision Medicine, бостонский разработчик диагностических средств, получили грант Национального института здравоохранения на создание датчика CoPhMoRe для белков SARS-CoV-2. Исследователи из лаборатории Страно уже разработали стратегии, которые позволяют им предсказать, какие амфифильные полимеры будут лучше всего взаимодействовать с конкретной молекулой-мишенью, поэтому они смогли быстро создать набор из 11 сильных кандидатов на SARS-CoV-2.

Примерно через 10 дней после начала проекта исследователи определили точные датчики как для нуклеокапсида, так и для шипа белок вируса SARS-CoV-2. За это время они также смогли включить датчики в прототип устройства с оптоволоконным наконечником, который может обнаруживать изменения флуоресценции образца биожидкости в режиме реального времени. Это избавляет от необходимости отправлять образец в лабораторию, что требуется для золотого стандарта диагностического ПЦР-теста на COVID-19.

Это устройство дает результат в течение примерно пяти минут и может обнаруживать концентрации всего 24 пикограмма вирусного белка на миллилитр образца. В более поздних экспериментах, проведенных после того, как эта статья была представлена, исследователи достигли предела обнаружения ниже, чем коммерчески доступные быстрые тесты.

Исследователи также показали, что устройство может обнаруживать нуклеокапсидный белок SARS-CoV-2 (но не спайковый белок), когда он растворяется в слюне. Обнаружение вирусных белков в слюне обычно затруднено, потому что слюна содержит липкие молекулы углеводов и пищеварительных ферментов, которые мешают обнаружению белка, поэтому для большинства диагностических процедур COVID-19 требуются мазки из носа.

«Этот датчик показывает самый высокий предел обнаружения, Время отклика , И совместимость с слюной даже без каких-либо антител и рецепторов», - говорит Чо. «Уникальной особенностью этого типа схемы молекулярного распознавания является то, что возможен быстрый дизайн и тестирование, не ограниченное временем разработки и требованиями цепочки поставок обычных антител или ферментативных рецепторов».

Быстрый ответ

По словам Страно, скорость, с которой исследователи смогли разработать рабочий прототип, предполагает, что этот подход может оказаться полезным для более быстрой разработки диагностических средств во время будущих пандемий.

«Мы можем за очень короткое время перейти от того, кто передает нам вирусные маркеры, к работающему оптоволоконному датчику», - говорит он.

Сенсоры, которые полагаются на антитела для обнаружения вирусных белков, которые составляют основу многих доступных в настоящее время быстрых тестов на COVID-19 требуют гораздо больше времени для разработки, потому что процесс создания правильных белковых антител занимает очень много времени.

Исследователи подали заявку на патент на технологию в надежде, что ее можно будет коммерциализировать для использования в качестве диагностики COVID-19. Страна также надеется на дальнейшее развитие технологии, чтобы ее можно было быстро развернуть в ответ на будущие пандемии.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии