微流体芯片大大简化COVID-19检测:仅需55分就能给出结果

2021年03月03日 13:52 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,程序化磁纳米珠使得美国莱斯大学设计的诊断设备成为可能。据了解,来自莱斯大学的工程师们表示,在编程磁纳米珠和插入现成手机的诊断工具的帮助下,COVID-19可以在55分钟或更短的时间内被诊断出来。

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莱斯大学机械实验室工程师Peter Lillehoj近日开发出了一种邮票大小的微流控芯片,其可以从标准手指点刺中测量血清中SARS-CoV-2核衣壳(N)蛋白的浓度。纳米粒跟芯片中的SARS-CoV-2 N蛋白(COVID-19的生物标志物)结合并将其传输到电化学传感器上来检测微量的生物标志物。

研究人员认为,跟基于棉签的PCR检测相比,他们的方法简化了样本处理,后者被广泛用于COVID-19的诊断且需要在实验室进行分析。

Lillehoj说道:“这个设备的伟大之处在于它不需要实验室。你可以在采集点、卫生诊所甚至药房执行整个测试并生成结果。(并且)整个系统便于运输和使用。”

目前,这项研究的论文已经发表在美国化学学会期刊《ACS Sensors》上。

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Lillehoj和莱斯大学研究生、论文首席作者Jiran Li利用了现有的生物传感工具并将其跟他们自己的经验结合起来进而开发出了这样一种简单的诊断方法。

据了解,这种新工具虽然需要依赖于一种稍微复杂一点的检测方案,但却可以在很短的时间内提供准确的定量结果。该实验室通过来自健康人群和其他COVID-19阳性人群捐赠的血清样本对该设备进行了检测。

Lillehoj表示,当使用全血清时,时间更长得到的结果更越准确。实验室发现,当在整个血清中浓度低至每毫升50微克,55分钟是芯片检测SARS-CoV-2 N蛋白的最佳时间。这种微芯片可以通过将血清稀释5倍进而在25分钟内检测出浓度更低的N蛋白,即每毫升10微克。

通过跟谷歌Pixel 2手机和一个插件式恒电势仪的配合使用,该套设备能在整个血清浓度低至230皮克的情况下提供阳性诊断。

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Lillehoj表示:“用针对特定生物标志物的抗体来修饰珠子是有标准程序的。当你将它们跟含有生物标志物的样本结合在一起时,它们就会结合在一起。”

据了解,这套设备先是用一根毛细管将样本送到芯片上,然后芯片被放置在磁铁上,磁铁将珠子拉向涂有捕获抗体的电化学传感器。此时,珠子跟捕获的抗体结合并产生跟样本中生物标志物浓度成比例的电流。

恒电势仪负责读取电流并向其手机应用发送信号。如果没有COVID-19生物标记物,珠子不会跟传感器绑定也不会在芯片内被冲走。

Lillehoj表示,如果有必要,让企业生产微流控芯片或使其适应新型COVID-19菌株并不困难。

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