Графеновий сенсор може зробити експрес-тест на COVID-19 менше ніж за 10 хвилин

Версия для печати

 Вчені створили біосенсори на основі графену для експрес-тесту на COVID-19. Такий тест можна робити самостійно вдома і отримати результат менше ніж за десять хвилин. Робота опублікована в журналі Matter, зазначає видання N+1.

Про наявність вірусу і його вплив на організм можна судити за різними  даними біомаркерів. Наприклад, результатом відповіді імунної системи на  антиген вірусу служать антитіла, причому для кожного типу вірусу організм виробляє специфічні антитіла. Залежно від стадії захворювання, це можуть бути імуноглобулін G (IgG) або імуноглобулін M (IgM). Інші маркери - нуклеокапсідний білок, який грає роль в складанні нових вірусних частинок і С-реактивний білок, який показує тяжкість захворювання. В даний час існує безліч методів для виявлення цих маркерів, один з яких - електрохімічний.

Електрохімічний спосіб детектування молекул дозволяє визначати їх концентрацію зі зміни протікаючого між електродами струму. Один з електродів (робочий) виконує роль підкладки для збору біологічної структури, яка взаємодіє з детектіруемих маркерами. Залежно від концентрації маркера, який зв'язався зі структурою змінюється опір, а значить і ток між електродами. Ці важливі біологічні частини структури називаються функціональними і можуть бути різних типів - прямого (з використання одного антитіла), непрямого (використовуються два антитіла, одне з яких мічене), типу «сендвіч» (білок, який потрібно зареєструвати знаходиться між двома антитілами).

Сктура сенсора, зліва - для реєстрації С-реактивного і нуклеокапсідний білків, праворуч - антитіл.Rebeca M. Torrente-Rodríguez et al. / Matter, 2020

Команда вчених з Каліфорнійського технологічного інституту під керівництвом Вей Гао (Wei Gao) розробила і виготовила електрохімічний мультісенсор, який одночасно може вимірювати чотири маркери - IgG, IgM, C-реактивний і нуклеокапсідний білки. Увагу в своєму дослідження автори сфокусували на детективанні вірусу SARS-CoV-2.

Мультісенсор складається з чотирьох окремих робочих площадок-електродів і загального електрода, який оперізує ці майданчики. Вся функціональна структура сенсора знаходиться на робочих графенових електродах і складається з лінкера, антитіл і мічених антитіл. Лінкер необхідний для стабілізації поверхні графену, і з'єднання з антитілом або іншим білком. Для реєстрації С-реактивного і нуклеокапсідний білків, автори пришивали до  лінкеру антитіло, яке специфічно пов'язувалося з потрібним білком, а потім зверху додавали ще одне мічене антитіло для посилення сигналу.

Така структура називається «сендвіч» і має високу чутливість через наявність двох антитіл. Структура для детектування IgG і IgM виглядає простіше і складається зі шматочка самого вірусу SARS-CoV-2, з яким зв'язується антитіло, і міченого антитіла. Через наявність другого антитіла, така структура називається непряма.

У пошуках кращої конфігурації для вимірювання всіх чотирьох маркерів, вчені тестували різні лінкери і типи функціональних структур і показали, що обраний набір оптимальний з точки зору чутливості і специфічності. Вони протестували сенсор для інших схожих вірусів SARS-CoV і MERS-CoV, щоб показати його специфічність до SARS-CoV-2.

Крім вимірювань розбавлених в буферному розчині маркерів, автори протестували сенсор на реальних біологічних рідинах - плазмі крові і слині. Результати для плазми виявилися більш контрастними, але в обох випадках вони змогли достовірно визначити наявність вірусу і оцінити тяжкість захворювання.

Наявність доступних і чутливих експрес-тестів на COVID-19 може значно спростити життя в період пандемії і допомогти в боротьбі з нею. Для цього можна використовувати не тільки сенсори або інші розробки, а й, наприклад, собак. Німецькі вчені вже проводять дослідження і тренують собак знаходити COVID-19 по запаху.

«Аргумент»

В тему:

• Скільки хворих на COVID-19 насправді є в Україні?
• "Не паниковать" - мало. Как нам всем надо менять поведение из-за COVID-19
• 2019-nCoV: бомба планетарного масштаба
• Коронавирус Covid-19: почему надо действовать прямо сейчас
• Коронавірус COVID-19: куди звертатись і що робити - інструктаж МОЗ (ВІДЕО)
• Офіційно: Про запобігання поширенню на території України коронавірусу COVID-19 (постанова Кабміну)
• Когда появится вакцина от коронавируса?
• 13 мифов о коронавирусе. Что нужно знать, чтобы не поддаваться панике