生物传感器允许SARS-CoV-2超高速和廉价的检测

的挑战COVID-19流行在若干领域激发了创新。一个是低成本的临床诊断方法的发展。Genosensors是一个很好的例子。基于核酸检测简单的互补DNA或RNA序列,生物传感器是genosensors可能质量检测遗传物质的直接和敏感测试。

这种装置,在检测SARS-CoV-2已经证明是有效的,刚刚在巴西生产由一个多学科的研究团队隶属于不同的机构,由物理学家Osvaldo Novais de Oliveira初级教授圣保罗圣卡洛斯大学物理研究所(IFSC-USP)。

分析的结果可以在30分钟内准备好,对于一个实验室规模的成本不到1美元/ genosensor。阻抗分析仪的组件,一个耐用的部分设备,成本不到200美元。设备已经存在在实验室规模和技术可以转移到任何公司提供批量生产的必要资金。

“我们genosensor可以固定一个简单的DNA带作为捕获探针。在适当的条件下,固定化地带结合互补DNA带液体样本中分析。这个过程称为杂交,示例演示了SARS-CoV-2的存在,这可能是唾液或其他体液,”药剂师朱莉安娜Coatrini Soares说。

苏亚雷斯是一篇文章的第一作者描述研究和出版材料化学前沿。

它是如何工作的

设备包括一个自组装单层11-mercaptoundecanoic酸(11-MUA)化学结合玻璃电极包含测微的黄金线索或含有金纳米粒子的表面。这样的环境下能够固定简单的DNA或RNA地带作为捕获探针。杂交与互补的地带,如果它存在于样本,通过物理参数的变化显示检测到电气或电化学阻抗谱和局部表面等离子体共振。

“杂交后,电阻增加表面的传感器,可以监测的低阻抗分析仪售价约100美元,并由工程师在我们实验室开发的洛伦佐·巴斯卡利亚组的一员。另一种效应之间的杂交捕获序列和互补SARS-CoV-2序列转变传输光谱的吸收峰,这可以通过监控使用分光光度计局部表面等离子体共振,”研究员说化学家保罗奥古斯托。Raymundo-Pereira IFSC-USP参加这项研究。

最高的灵敏度达到研究与每微升0.3册,足以检测唾液或其他体液的DNA序列。SARS-CoV-2互补序列也诊断通过机器学习技术应用于扫描电子显微镜图像从genosensors暴露于各种不同浓度的互补DNA序列。

“通过机器学习算法应用到图像处理,我们可以获得很高的精度区分SARS-CoV-2互补DNA序列的不同浓度,”Raymundo-Pereira说。

在检测实验中,genosensors的敏感性在控制样本验证,包括SARS-CoV-2负序和其他DNA生物标志物与病毒无关。分析获得的数据的多维投影称为互动的技术文档映射(IDMAP)显示一个清晰的分离互补的DNA序列在不同浓度和样本包含non-complementary DNA序列或其他生物标记与SARS-CoV-2无关。

“使用几种检测方法的优点是多才多艺的操作模式,这样可以实现诊断方法按照每个国家的现实,或者巴西等国幅员辽阔,不同地区的。我们genosensor也承诺一个检测器SARS-CoV-2小说变异的遗传物质。要做到这一点,如果变异的基因序列是已知的,你只需换出简单的DNA带用作捕获探针,”奥利维拉青年解释道。

多学科团队开发设备包括圣保罗大学的研究人员的圣卡洛斯物理研究所(IFSC-USP),圣卡洛斯化学研究所(IQSC-USP),数学科学研究所和计算(ICMC-USP),巴西农业研究公司的仪表单元(“巴西农业研究公司”),和贝利Pequeno库里提巴,普林西比研究所的巴拉那州。