Denne telefon kan teste for Covid-19 på mindre end en time
Programmerede magnetiske nanobobler parret med en hyppig mobiltelefon og et plug-in diagnostisk værktøj kan diagnosticere COVID-19 på 55 minutter eller derunder, rapporterer forskere. (Kredit: Jeff Fitlow / Rice)

Ved hjælp af programmerede magnetiske nanobobler kan et diagnostisk værktøj, der tilsluttes en almindelig telefon, diagnosticere COVID-19 på 55 minutter eller mindre.

Den mikrofluidiske chip med stempelstørrelse måler koncentrationen af ​​SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) -protein i blodserum fra et standard fingerprik. Nanoboblerne binder sig til SARS-CoV-2 N-protein, en biomarkør for COVID-19, i chippen og transporterer den til en elektrokemisk sensor, der registrerer små mængder af biomarkøren.

Forskerne siger, at deres proces forenkler håndtering af prøver sammenlignet med vatpindebaseret PCR-test der er meget brugt til at diagnosticere COVID-19 og skal analyseres i et laboratorium.

"Hvad der er godt ved denne enhed er, at der ikke kræves et laboratorium," siger Peter Lillehoj, lektor i maskinteknik ved Rice University. ”Du kan udføre hele testen og generere resultaterne på indsamlingsstedet, sundhedsklinikken eller endda et apotek. Hele systemet er let at transportere og let at bruge. ”


indre selv abonnere grafik


Forskningen vises i tidsskriftet ACS sensorer.

Lillehoj og kandidatstuderende og hovedforfatter Jiran Li udnyttede eksisterende biosensingværktøjer og kombinerede dem med deres egen erfaring med at udvikle enkel diagnostik, som et mikronålplaster, der blev introduceret sidste år for at diagnosticere malaria.

Det nye værktøj er afhængig af en lidt mere kompleks detektionsplan, men leverer nøjagtige, kvantitative resultater på kort tid. For at teste enheden baserede laboratoriet sig på donerede serumprøver fra mennesker, der var raske, og andre, der var COVID-19-positive.

Lillehoj siger, at en længere inkubation giver mere nøjagtige resultater, når man bruger hele serum. Laboratoriet fandt ud af, at 55 minutter var en optimal tid for mikrochippen til at registrere SARS-CoV-2N-protein i koncentrationer så lave som 50 picogram (milliardedele gram) pr. Milliliter i hele serum. Mikrochippen kunne påvise N-protein i endnu lavere koncentrationer ved 10 picogram pr. Milliliter på kun 25 minutter ved at fortynde serumet fem gange.

Parret med en Google Pixel 2-telefon og en plug-in potentiostat kunne enheden levere en positiv diagnose med en koncentration på så lavt som 230 picogram for hele serum.

”Der er standardprocedurer til at modificere perlerne med et antistof, der er målrettet mod en bestemt biomarkør,” siger Lillehoj. "Når du kombinerer dem med en prøve, der indeholder biomarkøren, i dette tilfælde SARS-CoV-2 N-protein, binder de sig sammen."

Et kapillarrør bruges til at aflevere prøven til chippen, som derefter placeres på en magnet, der trækker perlerne mod en elektrokemisk sensor belagt med indfangningsantistoffer. Perlerne binder til fangsten antistoffer og generere en strøm, der er proportional med koncentrationen af ​​biomarkør i prøven.

Potentiostaten læser den aktuelle strøm og sender et signal til sin telefonapp. Hvis der ikke er nogen COVID-19 biomarkører, binder perlerne sig ikke til sensoren og skylles væk inde i chippen.

Lillehoj siger, at det ikke ville være svært for industrien at fremstille mikrofluidchips eller tilpasse dem til nye COVID-19-stammer, hvis og når det bliver nødvendigt.

Om forfatterne

National Institutes of Health, National Science Foundation og Rice University COVID-19 Research Fund støttede forskningen. -

Original Study