Простые, недорогие, быстрые и точные наносенсоры для выявления инфекционных заболеваний
Исследователи из Университета штата Аризона (ASU) и Вашингтонского университета (UW) представили новый метод обнаружения вирусов, таких как вирус Эбола (EBOV) и SARS-CoV-2. Технология, названная Nano2RED, представляет собой значительный шаг вперед в борьбе с инфекционными заболеваниями.
Суть технологии
Метод Nano2RED сочетает:
- Наносенсоры в растворе ("Nano2"), которые обнаруживают антигены болезни путем простого смешивания с образцом.
- Инновационный процесс быстрого электронного считывания ("RED"), который фиксирует результат.
Результат теста определяется по изменению цвета раствора и регистрируется с помощью недорогих полупроводниковых элементов, таких как светодиоды (LED) и фотодетекторы.
Ключевые преимущества
- Низкая стоимость: Производство тестов может стоить около 1 цента за штуку, а устройство для считывания — всего несколько долларов.
- Простота и скорость: Тест не требует инкубации на поверхности, промывки, мечения красителями или амплификации. Результат получают за 15–20 минут.
- Высокая чувствительность: Чувствительность примерно в 10 раз выше, чем у стандартного лабораторного теста ELISA.
- Портативность: Система подходит для использования не только в лабораториях, но и в клиниках, дома, а также в удаленных или ресурсоограниченных регионах.
- Универсальность: Модульный дизайн позволяет адаптировать технологию для обнаружения практически любого патогена. Разработка теста "с нуля" занимает около 10 дней.
Как это работает
- Из обширной библиотеки нанотел (синтетических антител) отбираются те, что обладают высоким сродством к целевому антигену (например, к секретируемому гликопротеину (sGP) вируса Эбола или RBD-домену спайк-белка SARS-CoV-2).
- Отобранные нанотела закрепляются на золотых наночастицах.
- При смешивании с образцом, содержащим антиген, наночастицы с нанотелами связываются с ним, образуя кластеры.
- Эти кластеры оседают на дно, что визуально проявляется как осветление цвета раствора.
- Изменение цвета (поглощения света) фиксируется компактным электронным устройством, преобразующим его в электрический сигнал для точного количественного анализа.
Значение для борьбы с пандемиями
Технология решает ключевые проблемы диагностики:
- Скорость развертывания: Тесты можно разработать и произвести в кратчайшие сроки после вспышки.
- Массовость: Крайне низкая стоимость позволяет проводить частое и масштабное тестирование, что критически важно для сдерживания распространения.
- Количественный результат: Количество обнаруженного антигена может указывать на тяжесть заболевания и время, прошедшее с момента заражения.
Исследование опубликовано в журнале Biosensors and Bioelectronics. Ведущие авторы — Др. Сяхуэй Чен (ASU) и Др. Шоукай Канг (UW).