Доступный тест на COVID-19 на основе слюны может дать результаты в домашних условиях за 30 минут

Профессор электротехники штата Пенсильвания Аида Эбрахими получила вознаграждение NIH Trailblazer Award за разработку устройства для ежедневных испытаний.

Текущие тесты на COVID-19 требуют лабораторной обработки, в результате чего потенциально больные люди отправляются в лабораторию или ждут несколько дней для постановки диагноза. Теперь, получив трехлетнюю награду Национальных институтов здравоохранения США, Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии для начинающих на сумму 590 800 долларов США, исследователи штата Пенсильвания планируют разработать доступную и точную домашнюю диагностику COVID-19 на основе неуступающего слюны. и удобством тестов на беременность, но с более высокой чувствительностью.

Исследователи во главе с Аидой Эбрахими, доцентом кафедры электротехники и биомедицинской инженерии, планируют спроектировать и разработать устройство, которое может предоставить результаты испытаний в течение 30 минут с точностью более 90%. По словам Эбрахими, устройство может быть достаточно чувствительным, чтобы выявить вирус до того, как у человека начнут проявляться симптомы, или у бессимптомных людей.

Для этого лаборатория биоанализа и биосенсоров Ebrahimi сначала будет использовать неактивные вирусные частицы SARS-CoV-2 для изучения их уникальных электрических свойств. Все материалы реагируют на электрическое поле различно, в зависимости от свойств материалов. Исследователи планируют определить эти подробные параметры для неактивных вирусных частиц для разработки предложенного электрохимического устройства.

«Опираясь на электрические свойства вируса, мы предлагаем подход двойной амплификации для достижения чувствительности, необходимой для обнаружения небольшого количества вирусных частиц в образцах слюны», - сказал Эбрахими. «Мы также предлагаем новый метод разработки датчика, который даст нам такую ​​чувствительность без использования дорогостоящих инструментов для восстановления».

Чувственное устройство будет использовать два одновременных метода усиления сигнала для обнаружения вирусных частиц, что, как пояснил Эбрахими, повысит чувствительность устройства по сравнению с обычными методами. Первый будет подавать небольшое напряжение через набор электродов для захвата частиц, а затем второй, чтобы вызвать электрохимический процесс, называемый окислительно-восстановительным циклом, который может усилить сигналы, произведенные захваченными частицами, к выявленному уровню.

«Двойное усиление является ключевым моментом – мы хотим иметь достаточную чувствительность для подсчета небольшого количества вируса еще до того, как у человека появятся симптомы», – сказала она. «В конечном счете цель состоит в том, чтобы люди могли проверить свою слюну дома, прежде чем вступать в контакт с другими людьми».

Потом исследователи будут использовать фотолитографию – рентабельный процесс, при котором свет вытравливает крохотные узоры на светочувствительной поверхности. Шаблоны предназначены для захвата и сортировки целевых вирусных частиц из образца слюны и направления их в область датчика.

Эбрахими и ее команда будут использовать компьютерное моделирование для разработки дизайна устройства и разработки прототипа, который они будут тестировать и проверять с помощью неактивных вирусных частей. На заключительном этапе проекта исследователи будут сотрудничать с Сурешом Кучипуди, клиническим профессором и главой отдела микробиологии Департамента ветеринарных и биомедицинских наук, чтобы безопасно протестировать диагностическое устройство с неповрежденными образцами вируса в лаборатории кучипуди.

 

«Предложенная концепция устройства не ограничивается SARS-CoV-2», – сказал Эбрахими, отметив высокий риск и высокий потенциал вознаграждения проекта. Если доказательство принципа действия этого диагностического устройства и валидация будут успешными, его можно будет применить для быстрой количественной оценки биомаркеров других заболеваний, даже кроме инфекционных, таких как болезнь Альцгеймера. Этот проект – лишь первый шаг к большим целям».