Denne telefonenheten kan teste for Covid-19 på mindre enn en time
Programmerte magnetiske nanobobler paret med en hylle-mobiltelefon og et plug-in diagnostisk verktøy kan diagnostisere COVID-19 på 55 minutter eller mindre, rapporterer forskere. (Kreditt: Jeff Fitlow / Rice)

Ved hjelp av programmerte magnetiske nanobobler kan et diagnostisk verktøy som kobles til en hylle-telefon, diagnostisere COVID-19 på 55 minutter eller mindre.

Den mikrofluidiske brikken med stempelstørrelse måler konsentrasjonen av SARS-CoV-2 nukleokapsid (N) -protein i blodserum fra et standard fingerprikk. Nanoboblene binder seg til SARS-CoV-2 N-proteinet, en biomarkør for COVID-19, i brikken og transporterer den til en elektrokjemisk sensor som oppdager små mengder av biomarkøren.

Forskerne sier at prosessen deres forenkler prøvehåndtering sammenlignet med vattpinnebasert PCR-tester som er mye brukt til å diagnostisere COVID-19 og må analyseres i et laboratorium.

"Det som er flott med denne enheten er at det ikke krever laboratorium," sier Peter Lillehoj, lektor i maskinteknikk ved Rice University. “Du kan utføre hele testen og generere resultatene på innsamlingsstedet, helseklinikken eller til og med et apotek. Hele systemet er lett å transportere og enkelt å bruke. ”


innerself abonnere grafikk


Forskningen vises i tidsskriftet ACS-sensorer.

Lillehoj og kandidatstudent og hovedforfatter Jiran Li benyttet seg av eksisterende biosensingsverktøy og kombinerte dem med sin egen erfaring med å utvikle enkel diagnostikk, som en mikronålplaster introdusert i fjor for å diagnostisere malaria.

Det nye verktøyet er avhengig av en litt mer kompleks deteksjonsplan, men gir nøyaktige, kvantitative resultater på kort tid. For å teste enheten var laboratoriet avhengig av donerte serumprøver fra mennesker som var sunne og andre som var COVID-19-positive.

Lillehoj sier at en lengre inkubasjon gir mer nøyaktige resultater når man bruker hele serum. Laboratoriet fant at 55 minutter var en optimal tid for mikrochipet å registrere SARS-CoV-2 N-protein i konsentrasjoner så lave som 50 pikogram (milliarddeler gram) per milliliter i hele serum. Mikrochipet kunne oppdage N-protein i enda lavere konsentrasjoner, ved 10 pikogram per milliliter, på bare 25 minutter ved å fortynne serumet fem ganger.

Parret med en Google Pixel 2-telefon og en plug-in potensiostat, kan enheten levere en positiv diagnose med en konsentrasjon så lav som 230 pikogram for hele serumet.

"Det er standardprosedyrer for å modifisere perlene med et antistoff som er rettet mot en bestemt biomarkør," sier Lillehoj. "Når du kombinerer dem med en prøve som inneholder biomarkøren, i dette tilfellet SARS-CoV-2 N-protein, binder de seg sammen."

Et kapillarrør brukes til å levere prøven til brikken, som deretter plasseres på en magnet som trekker perlene mot en elektrokjemisk sensor belagt med fangstantistoffer. Perlene binder seg til fangsten antistoffer og generere en strøm proporsjonal med konsentrasjonen av biomarkør i prøven.

Potensiostat leser strømmen og sender et signal til telefonappen. Hvis det ikke er noen COVID-19 biomarkører, binder ikke perlene seg til sensoren og blir vasket bort inne i brikken.

Lillehoj sier at det ikke ville være vanskelig for industrien å produsere mikrofluidflis eller å tilpasse dem til nye COVID-19-stammer hvis og når det blir nødvendig.

Om forfatterne

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

Original Studie