Сверхбыстрый тест на COVID с использованием новой технологии
Исследователи из NTNU, Oсломета и Университета Тебриза продемонстрировали метод обнаружения коронавируса в образцах крови с помощью наносенсоров.
Ультрабыстрое обнаружение
Новый метод призван решить недостатки существующих:
- ПЦР-метод — точен, но дорог и требует много времени.
- Антительный тест — быстр, но не показывает наличие активного вируса в организме.
Нанодатчики привлекают внимание благодаря своим уникальным свойствам для сверхбыстрого обнаружения вирусов.
Смещение резонанса
Первый шаг в разработке наносенсора — определение оптических свойств, отличающих коронавирус от других частиц в крови. Исследователи использовали математические модели, чтобы смоделировать, как вирусная клетка отражает свет (резонанс) во всем спектре.
Ключевые наблюдения:
- Длина шипов: При увеличении длины шиповидных белков вируса отражательная способность уменьшается, а резонанс смещается в сторону более высоких длин волн.
- Размер ядра: Аналогичный эффект наблюдался при изменении размера ядра вируса.
- Ширина шипа: Ширина шиповидного белка оказывала меньшее влияние на отражение света.
Таким образом, исследователи определили, в какой части спектра длин волн коронавирус отличается от других частиц крови — его оптическую сигнатуру.
Пример с тестом на беременность
Принцип основан на оптическом отклике мелких частиц, описанном Густавом Ми в 1908 году. Например:
- В некоторых тестах на беременность гормон, оседая на поверхности золотых частиц на тест-полоске, меняет их резонансную частоту, вызывая изменение цвета.
- Яркие цвета в витражах (например, в окне-розе Нидаросского собора) — результат оптического отклика металлических частиц в стекле.
Как работает наносенсор
Сенсор состоит из сети тонких цилиндрических золотых частиц, размещённых на очень тонком слое графена (наноматериал с высокой электропроводностью).
Принцип действия:
- Кровь, содержащая коронавирус, проходит над золотыми частицами.
- Резонансная частота частиц изменяется, создавая электромагнитное поле.
- Это поле индуцирует ток в сенсоре, который легко измерить.
- Анализируя кривые тока для определённых частотных диапазонов падающего света, можно определить наличие коронавируса в крови.
«Умный» графеновый материал в нанодиске действует как усилитель сигнала.
Потенциал нанотехнологий
Это новая технология, поскольку нанотехнологии ранее не использовались для сенсоров такого типа. Исследователи создали первую оптическую модель для обнаружения коронавируса и показали его поведение в оптическом спектре.
Следующий шаг — создание компании для разработки лабораторного прототипа наносенсора. Для продолжения работ и производства сенсоров для биомедицинского применения необходимо финансовое обеспечение.