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 [2] в журналі Matter, зазначає видання N+1. [3]
Про наявність вірусу і його вплив на організм можна судити за різними даними біомаркерів. Наприклад, результатом відповіді імунної системи на антиген [4] вірусу служать антитіла [5], 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, [6] 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 [7] дослідження і тренують собак знаходити COVID-19 по запаху.
«Аргумент» [8]
В тему:
Ссылки:
[1] https://argumentua.com/novosti/obshchestvo
[2] https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&pto=aue&rurl=translate.google.com&sl=auto&sp=nmt4&tl=uk&u=https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30553-1&usg=ALkJrhi2Rxkq_461cqWbqwTIwYorR7tcRA
[3] https://nplus1.ru/news/2020/10/03/biocoronasensor
[4] https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&pto=aue&rurl=translate.google.com&sl=auto&sp=nmt4&tl=uk&u=https://ru.wikipedia.org/wiki/%25D0%2590%25D0%25BD%25D1%2582%25D0%25B8%25D0%25B3%25D0%25B5%25D0%25BD&usg=ALkJrhg0XEoue-TIipLPNYMo2QqWK_fT8A#:~:text=%D0%A1%20%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8%20%D0%B7%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D0%B8%2C%20%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%B3%D0%B5%D0%BD,%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D1%88%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%2C%20%D1%82%D0%B0%D0%BA%20%D0%B8%20%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D1%81%D1%85%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F.
[5] https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&pto=aue&rurl=translate.google.com&sl=auto&sp=nmt4&tl=uk&u=https://ru.wikipedia.org/wiki/%25D0%2590%25D0%25BD%25D1%2582%25D0%25B8%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BB%25D0%25B0&usg=ALkJrhiyhA_QmT9eUnqWP1yIb1YKcFOkEw
[6] https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&pto=aue&rurl=translate.google.com&sl=auto&sp=nmt4&tl=uk&u=https://ru.wikipedia.org/wiki/C-%25D1%2580%25D0%25B5%25D0%25B0%25D0%25BA%25D1%2582%25D0%25B8%25D0%25B2%25D0%25BD%25D1%258B%25D0%25B9_%25D0%25B1%25D0%25B5%25D0%25BB%25D0%25BE%25D0%25BA&usg=ALkJrhgF92ErAs-XI4yx8xn7X0BexrdLZA
[7] https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&pto=aue&rurl=translate.google.com&sl=auto&sp=nmt4&tl=uk&u=https://nplus1.ru/news/2020/07/28/covid-dog&usg=ALkJrhjYF__SgzgRB9US37g2KyapXeOz7Q
[8] http://argumentua.com
[9] http://argumentua.com/stati/sk-lki-khvorikh-na-covid-19-naspravd-v-ukra-n
[10] http://argumentua.com/stati/ne-panikovat-malo-kak-nam-vsem-nado-menyat-povedenie-iz-za-covid-19
[11] http://argumentua.com/stati/2019-ncov-bomba-planetarnogo-masshtaba
[12] http://argumentua.com/stati/koronavirus-covid-19-pochemu-nado-deistvovat-pryamo-seichas
[13] http://argumentua.com/novosti/koronav-rus-covid-19-kudi-zvertatis-shcho-robiti-nstruktazh-moz-v-deo
[14] http://argumentua.com/reportazh/ofytsyino-pro-zapob-gannya-poshirennyu-na-teritor-ukra-ni-koronav-rusu-covid-19-postanova-
[15] http://argumentua.com/novosti/kogda-poyavitsya-vaktsina-ot-koronavirusa
[16] http://argumentua.com/stati/13-mifov-o-koronaviruse-chto-nuzhno-znat-chtoby-ne-poddavatsya-panike