Наносенсор для обнаружения SARS-CoV-2
Для управления пандемиями ключевыми параметрами являются инфицирование и иммунный статус населения. Для этого важно обнаруживать антигены и антитела. Устройства, используемые для этой цели — так называемые POC-устройства (point-of-care) — являются одним из вариантов быстрого скрининга.
Однако их чувствительность требует дальнейшего улучшения. Ученые из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) добились такого улучшения, разработав нанобиосенсор на основе золотых нанопроводов. Изначально предназначенный только для обнаружения связанных с COVID-19 антигенов и антител, сенсор также может быть адаптирован для других биомаркеров.
Известно, что для обнаружения SARS-CoV-2 POC-тесты бокового потока (LFT) являются хорошей и точной альтернативой тестам ПЦР (полимеразной цепной реакции с обратной транскриптазой). Многочисленные преимущества LFT перед ПЦР включают быстрое обнаружение, тестирование на месте, низкую стоимость и работу без лабораторного оборудования.
Однако главный недостаток POC-биосенсоров заключается в том, что их чувствительность зависит от вирусной нагрузки. При высокой вирусной нагрузке чувствительность составляет сто процентов, тогда как при низкой она может упасть ниже десяти процентов. Это может привести к ложноотрицательным результатам. Целью исследователей HZDR было разработать сенсорные системы, которые можно использовать и для обнаружения низкой вирусной нагрузки, обеспечивая быстрые и точные результаты.
Для этого д-р Лариса Барабан и ее команда в Институте радиофармацевтических исследований рака HZDR использовали нанопровода из золота, которые можно применять для обнаружения различных биомолекул, таких как ферменты, белки и антитела.
Этот подход был объединен с электрохимической импедансной спектроскопией — методом, который предоставляет информацию о различных процессах на границе раздела электрод-электролит, включая перенос заряда, диффузионный транспорт и формирование электрического двойного слоя, а также о свойствах измерительной системы, включая сопротивление раствора и шероховатость или пористость поверхности электрода.
"В нашей работе мы разработали наноскопический чип биосенсора, состоящий из шести пар сцепленных устройств из золотых нанопроводов для обнаружения антигенов и антител SARS-CoV-2", — говорит Барабан о проекте.
"Это позволяет обнаруживать как связанные с COVID-19 антигены, так и соответствующие антитела, которые появляются во время и после заражения вирусом. Мы предполагаем, что метод также может быть перенесен на другие биомаркеры и патогены. Для этого необходимо соответствующим образом модифицировать функциональный слой, нацеленный на биомолекулу".
В настоящее время ведутся обсуждения с промышленностью о том, как можно производить сенсор в больших количествах с низкой себестоимостью.
Исследование опубликовано в журнале ACS Sensors.