Исследователи MIT разработали новый датчик для обнаружения белков SARS-CoV-2

Инженеры Массачусетского технологического института разработали новый датчик, который использует углеродные нанотрубки для обнаружения Covid-19 в течение нескольких минут у пациентов, у которых нет никаких антител.

По словам исследователей, новый датчик основан на технологии, которую можно быстро адаптировать для быстрой и точной диагностики будущих пандемий.

«Экспресс-тест означает, что в случае будущей пандемии вы можете начать путешествие намного раньше. Вы можете проверять людей, выходящих из самолета, и определять, следует ли им помещать в карантин или нет. Подобным образом можно было бы проверять людей, входящих на их рабочее место, и так далее », — сказал Майкл Страно, старший автор исследования.«У нас пока нет технологии, которая позволила бы разрабатывать и развертывать такие датчики достаточно быстро, чтобы предотвратить экономические потери».

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

Углеродные нанотрубки представляют собой полые цилиндры нанометровой толщины из углерода, которые естественным образом флуоресцируют при воздействии лазерного света. Исследователи показали, что, обернув такие трубки разными полимерами, они могут создавать сенсоры, которые реагируют на определенные целевые молекулы, химически распознавая их.В их подходе используется 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 разные типы целевых молекул могут вклиниваться в промежутки между петлями. Это связывание мишени изменяет интенсивность или максимальную длину волны флуоресценции, производимой углеродной нанотрубкой.В течение 10 дней после начала проекта исследователи определили точные датчики как для нуклеокапсида, так и для шипового белка 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, устраняя необходимость отправки образца в лабораторию, которая требуется для золотой стандарт ПЦР-диагностического теста на Covid-19.Прототип устройства дает результат в течение примерно пяти минут и может обнаруживать концентрации всего 2,4 пикограмма вирусного белка на миллилитр образца.

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 исследований Covid-19 требуются мазки из носа.

Поделиться

Источник