Ten chip wykryje przeciwciała COVID-19 w kilka sekund. Naukowcy drukują go w 3D

Naukowcy z Carnegie Mellon University opracowali zaawansowaną platformę bioczującą, opartą na namomateriałach, która w ciągu kilku sekund wykrywa przeciwciała swoiste dla SARS-CoV-2, wirusa odpowiedzialnego za pandemię COVID-19.

Chip wykrywa przeciwciała COVID-19 w zaledwie 10-12 sekund, ale też precyzyjnie analizuje odpowiedź immunologiczną pacjentów na podanie im nowych szczepionek na wirusa SARS-CoV-2, co zostało szczegółowo opisane na łamach czasopisma "Advanced Materials".

Jego zastosowanie pozwala na identyfikację dwóch przeciwciał wirusa, białka spike S1 i domeny wiążącej receptor (RBD) w bardzo małej kropli krwi (około 5 mikrolitrów). Stężenia przeciwciał mogą być niewielkie, a platforma i tak je zauważy. Cały proces zachodzi za sprawą reakcji elektrochemicznej w ręcznym urządzeniu mikroprzepływowym, które niemal natychmiast przesyła wyniki do prostego interfejsu w smartfonie.

- Wykorzystaliśmy najnowsze osiągnięcia w dziedzinie materiałów i produkcji, takie jak druk 3D nanocząstek, do stworzenia urządzenia, które szybko wykrywa przeciwciała COVID-19 - powiedział Rahul Panat, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej w Carnegie Mellon, który wykorzystuje specjalistyczne techniki wytwarzania przyrostowego do badań od interfejsów mózg-komputer po urządzenia biomonitorujące.

Za wydajność i dokładność platformy testowej odpowiada technologia wytwarzania przyrostowego zwana drukowaniem 3D w aerozolu. Małe, niedrogie mikropilarne elektrody ze złota są drukowane w nanoskali przy użyciu kropelek aerozolu, które są spiekane termicznie. To pozwala na wytworzenie szorstkiej, nieregularnej powierzchni, gdzie dochodzi do wzmożonej reakcji elektrochemicznej, podczas której przeciwciała mogą przyczepić się do antygenów powlekanych na elektrodzie.

Specyficzna geometria pozwala mikropilarom dostarczyć więcej białek do idnetyfikacji, co daje bardzo dokładne i szybkie wyniki. Test ma niewielki poziom błędu, ponieważ reakcja wiązania między przeciwciałem a antygenem używanym w urządzeniu jest wysoce selektywna.

- Ponieważ nasza technika umożliwia ilościową ocenę odpowiedzi immunologicznej na szczepienia, jest bardzo istotna w obecnym środowisku – zaznaczył Panat.

To nie pierwszy raz, kiedy nowoczesne technologie okazują się niezwykle przydatne w walce z pandemią COVID-19. Naukowcy łączą siły, aby tworzyć rozwiązania, dzięki którym szybciej wyeliminuje się wirusa SARS-CoV-2 lub utrudni jego dalszą transmisję. Przykładem tego są "inteligentne" szczepionki w formie plastrów, o których ostatnio pisaliśmy. Artykuł na ten temat można przeczytać tutaj.