Новый инструмент на основе углеродных нанотрубок для сверхчувствительного обнаружения и идентификации вирусов
Исследователи из Пенсильванского университета разработали портативное устройство, которое использует массив вертикально ориентированных углеродных нанотрубок для селективного улавливания вирусов по размеру. Это повышает порог обнаружения вирусов в разбавленных образцах более чем в сто раз и ускоряет идентификацию новых вирусов. Работа опубликована 7 октября 2016 года в журнале Science Advances.
Проблема и решение
- Раннее обнаружение вирусов в полевых образцах или до появления симптомов затруднено из-за их крайне низкой концентрации.
- Новое устройство позволяет селективно улавливать и концентрировать вирусы по размеру (они меньше клеток человека и бактерий, но больше большинства белков).
Принцип работы
- Образец пропускают через фильтр для удаления крупных частиц (бактерий, клеток).
- Затем образец проходит через "лес" углеродных нанотрубок в устройстве.
- Вирусы задерживаются и накапливаются в массиве нанотрубок, в то время как более мелкие частицы проходят.
- Сконцентрированный вирус можно подвергнуть дальнейшему анализу: ПЦР (PCR), иммунологическим методам, выделению вируса или полногеномному секвенированию.
Ключевые преимущества
- Не требует биологической информации о вирусе: Метод основан исключительно на физическом размере, а не на антителах или молекулярных метках. Это позволяет захватывать и изучать совершенно новые, неизвестные вирусы.
- Портативность и адаптивность: Устройство компактное, не требует громоздких приборов или специальных реагентов, что позволяет использовать его в полевых условиях.
- Настраиваемость: Расстояние между нанотрубками можно варьировать от ~17 до >300 нанометров, чтобы селективно захватывать вирусы разного размера.
- Очистка образца: Устройство также удаляет загрязнения из окружающей среды и от организма-хозяина.
Значение
Технология может быть особенно мощным инструментом для идентификации возникающих вирусов и открытия новых, против которых нет антител или генетических данных. Это способствует раннему обнаружению болезней и потенциально ускоряет разработку вакцин во время вспышек.