Новый биосенсор для COVID-19 вирус

Команда исследователей из Эмпа, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Университетского госпиталя Цюриха преуспела в разработке новых датчиков для обнаружения нового коронавируса. В будущем это может быть использовано для измерения концентрации вируса в окружающей среде-например, в местах, где много людей или в больнице вентиляционных систем.

Ван Цзин и его команда Емпа и Швейцарская высшая техническая школа Цюриха как правило, работу по измерению, анализу и сокращению воздухе загрязнители, такие как аэрозоли и искусственно полученных наночастиц. Однако, проблема в настоящее время весь мир сталкивается также изменение целей и стратегий в научно-исследовательских лабораториях. Новый фокус: датчик, который может быстро и надежно обнаружить торс-ков-2 — новый коронавирус.

Но идея не совсем уж далеко ушли от группы предыдущей работы: еще до COVID-19 начали распространяться сначала в Китае, а затем по всему миру, Ван И его коллеги исследовали датчики, которые могут обнаружить бактерии и вирусы в воздухе. Еще в январе, идея использования этой основе развивать датчика таким образом, что он может достоверно определить родился конкретный вирус. Датчик не обязательно заменять установленный лабораторных испытаний, но может быть использован в качестве альтернативного метода для клинической диагностики, и более видное место, чтобы измерить концентрацию вируса в воздухе в режиме реального времени: например, в многолюдных местах, как вокзалы или больницы.

Быстрый и надежный анализы на новый коронавирус необходимо срочно поставить пандемию под контроль как можно скорее. Большинство лабораторий используют молекулярный метод обратной транскрипции полимеразной цепной реакции, или ПЦР в реальном времени для нескольких, чтобы обнаружить вирусы респираторных инфекций. Это хорошо отлажена и может обнаружить даже незначительное количество вируса, но в то же время это может занять много времени и подвержено ошибкам.

Оптический датчик для РНК образцов

Ван Цзин и его команда разработали альтернативный метод испытаний в форме оптического биосенсора. Датчик сочетает в себе два разных эффектов, чтобы обнаружить вирус безопасно и надежно: оптический и тепловой.

Датчик основан на крошечных структур из золота, так называемый золотой наноостровков, на стеклянной подложке. Искусственно созданный рецепторов ДНК которые соответствуют определенной последовательности РНК SARS-коронавирус-2 прививаются на наноостровков. Коронавирус-это так называемый РНК-вируса: его геном состоит не из ДНК двунитевые как в живых организмах, но и в одиночной Стренги рибонуклеиновой кислоты. Поэтому рецепторы на датчик комплементарными последовательностями в области вирусной РНК-последовательностей, которые могут надежно идентифицировать вирус.

Технологии исследователи используют для обнаружения называется леса лспр, короткие для локализованного поверхностного плазмонного резонанса. Этот оптический феномен, который возникает в металлических наноструктурах: при возбуждении, они модулируют падающего на него света в определенном диапазоне длин волн и создания плазмонных ближнего поля вокруг наноструктуры. Когда молекулы связываются с поверхностью, локального показателя преломления в рамках возбужденного плазмонных рядом-поле изменения. Оптический датчик, расположенный на задней части датчика может быть использован для измерения этого изменения и, следовательно, определить, содержит ли образец нити РНК в вопрос.

Тепловые повышает надежность

Однако, важно, что фиксируются только те нити РНК, которые соответствуют именно рецептор ДНК на датчик. Это где наступает второе действие в игру датчика: плазмонного фототермического (ППТ) эффект. Если же наноструктуры на датчике возбуждается с помощью лазера с определенной длиной волны, она производит локализованное тепло.

И как это поможет надежность? Как уже отмечалось, геном вируса состоит только из одной нити РНК. Если это направление находит своих дополнительных коллегой, два объединяются, чтобы сформировать двойной Стренги-этот процесс называется гибридизацией. Аналог-когда двойной Стренги распадается на одиночные Стренги — называется плавления или денатурация. Это происходит при определенной температуре, температура плавления. Однако, если температура окружающей среды значительно ниже температуры плавления, пряди, которые не дополняют друг друга, можно также подключить. Это может привести к ложным результатам теста. Если температура окружающего воздуха лишь немного ниже температуры плавления, может только присоединение дополнительных прядей. И это именно в следствии повышенной температуры окружающей среды, вызванные влиянием ППТ.

Чтобы продемонстрировать, насколько надежно новый датчик определяет текущее COVID-19 вируса, исследователи протестировали его с собой очень тесно связаны вирус: ОРВИ-ков. Это вирус, который разразился в 2003 году, и вызвал пандемию атипичной пневмонии. Двух вирусов-SARS-коронавирус и ОРВИ-CoV2-только немного отличаются друг от друга РНК. И проверка прошла успешно: «испытания показали, что датчик может четко различать очень похожие последовательности РНК двух вирусов», — объясняет Ван Цзин. И результаты будут готовы в считанные минуты.

На данный момент, однако, датчик еще не готов к измерению концентрации вируса короны в воздухе, например в главного железнодорожного вокзала Цюриха. Ряд шагов в области развития по-прежнему необходимо для этого, например, система, которая рисует в воздухе, концентрирует аэрозолей в нем и высвобождает РНК от вирусов. «Это еще нуждается в разработках», — говорит Ван. Но как только датчик готов, в принципе могут быть применены к другим вирусам и помогают обнаружить и остановить эпидемии на ранней стадии.

сделать разницу: спонсорские возможности