Ультрабыстрый ПЦР за 5 минут: быстрее, чем экспресс-тесты

ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это технология молекулярной диагностики, которая обнаруживает целевые нуклеиновые кислоты, многократно усиливая количество ДНК. С момента разработки в 1984 году она совершила значительный прорыв в науках о жизни.

Технология стала широко известна во время пандемии COVID-19, поскольку ПЦР может обнаруживать нуклеиновые кислоты, идентифицирующие вирус. Однако из-за технических особенностей ПЦР-теста результат нельзя получить мгновенно. Стандартный анализ занимает 1–2 часа, так как требует многократных циклов изменения температуры (60–95 °C).

Исследовательская группа доктора Сан Кён Кима и доктора Сынвон Чжуна из Центра расширенных систем безопасности с интеллектуальными сенсорами Корейского института науки и технологий (KIST) разработала технологию ультрабыстрого ПЦР. Используя фототермические наноматериалы, она сокращает время теста в 10 раз по сравнению с существующими методами. Новый метод занимает всего 5 минут при равной диагностической точности.

Фототермические наноматериалы мгновенно генерируют тепло при облучении светом. Они быстро нагреваются, но обладают низкой стабильностью, что затрудняет поддержание их производительности. Команда KIST разработала полимерный композит, который физически удерживает наноматериалы и преодолевает их нестабильность.

Применив его в ПЦР-системе, исследователи успешно создали компактную систему без нагревательной плиты. Кроме того, они реализовали мультиплексную диагностическую технологию, которая обнаруживает несколько генов одновременно, что позволяет различать несколько вариантов COVID-19 в одной реакции.

Работа опубликована в журнале ACS Nano.

Директор Сан Кён Ким заявил: «В ходе дополнительных исследований мы планируем в этом году миниатюризировать разработанную технологию ультрабыстрого ПЦР, чтобы создать устройство, которое можно использовать где угодно. Сохраняя точность ПЦР как диагностического метода, мы повысим его удобство, применимость в полевых условиях и оперативность. Ожидается, что это станет прецизионным диагностическим устройством для первичных местных клиник, аптек и даже домашнего использования. Кроме того, ПЦР — это универсальная технология молекулярной диагностики, применимая к различным заболеваниям, помимо инфекционных, поэтому её возможности значительно расширятся».