新型生物传感器可在10-12秒内检测COVID-19抗体

通过|12月24日,2020年12月24日

测试平台识别出两种血液样品中的两种抗体。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员报告了一种先进的基于纳米材料的生物传感平台的发现,该平台可以在几秒钟内检测出SARS-CoV-2的特异性抗体,这种病毒导致了COVID-19大流行。除了检测,该平台还将帮助精确量化患者对新疫苗的免疫反应。

研究结果发表在本周的《科学》杂志上先进的材料。Carnegie Mellon的合作者包括匹兹堡大学(Pitt)和UPMC。

测试平台在非常小的血液(约5微升)中识别尖峰S1蛋白和受体结合结构域(RBD)的抗体。抗体浓度可以极低,仍然在一个皮摩尔(0.15纳米毫特)以下。这种检测发生在手持式微流体设备内的电化学反应发生,该电化学反应将结果几乎立即发送到智能手机上的简单接口。

“我们利用了材料和制造中的最新进展,例如纳米粒子3D打印,以创建一种快速检测Covid-19抗体的装置,”卡内基梅隆机械工程副教授Rahul Panat说,用于研究测距的专业添加剂制造技术从脑电脑接口到生物监测设备。

一种称为气溶胶喷射3D打印的添加剂制造技术负责测试平台的效率和准确性。使用热烧结在一起的气溶胶液滴在纳米尺度下印刷微小的廉价金微米电极。这导致提供粗糙的不规则表面,该表面提供微米的表面积和增强的电化学反应,其中抗体可以锁定在电极上涂覆的抗原。特定几何形状允许微米载有更多的蛋白质进行检测,导致非常准确,快速的结果。

该测试具有非常低的错误率,因为装置中使用的抗体与抗原之间的结合反应是高度选择性的。研究人员能够利用这种自然设计来实现他们的优势。

在Covid-19大流行期间,结果始终处于紧急时间。“因为我们的技术可以量化对疫苗接种的免疫应答,因此在目前的环境中非常相关,”Panat说。

Panat与Shou-jiang gao合作,在北富公司的丘脑癌症中心和匹兹堡大学微生物学和微生物学教授和微生物学和分子遗传学教授。Panat先进制造和材料实验室的研究员Azahar Ali是该研究的主要作者。

快速诊断治疗和预防传染病是一个超越当前COVID-19大流行的公共卫生问题。由于所提出的传感平台是通用的,它可以用于其他感染源的生物标记物的快速检测,如埃博拉、艾滋病和寨卡。这种快速有效的测试可能会改变控制疾病传播的游戏规则。

参考:通过气溶胶喷射纳米打印还原氧化石墨烯涂层三维电极,在数秒内检测COVID-19抗体,先进的材料(2020)。DOI:10.1002 / ADMA.202006647