Cảm biến sinh học phát hiện lây nhiễm Covid-19 trong vài giây

Phương pháp xác định các kháng thể đặc hiệu đối với các kháng nguyên của virus là một trong hai phương pháp chủ yếu để phát hiện lây nhiễm dịch bệnh. Xét nghiệm kháng thể có thể xác minh xem văcxin có hoạt động trong quá trình điều trị hay không và xác định các trường hợp không có triệu chứng trong một nhóm dân số nhất định.

Thiết bị cảm biến phát hiện kháng thể SARS-CoV-2.

Ngoài khả năng xét nghiệm, cảm biến cơ bản này hỗ trợ định lượng chính xác phản ứng miễn dịch của cơ thể đối với văcxin mới, cho phép bác sĩ đưa ra những chẩn đoán chính xác.

Thiết bị xét nghiệm xác định các kháng thể đối với protein spike S1 (đột biến) và vùng liên kết thụ thể (RBD) trong một giọt máu rất nhỏ (khoảng 5 microliters). Nồng độ kháng thể có thể rất thấp nhưng vẫn được phát hiện ngay cả trong tình trạng dưới một picomolar (0,15 nanogam trên mililit).

Quy trình phát hiện kháng thể được thực hiện thông qua một phản ứng điện hóa trong một thiết bị vi lỏng cầm tay, chuyển kết quả tức thời đến một giao diện đơn giản trên điện thoại thông minh.

 Các nhà khoa học đã sử dụng những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực vật liệu và sản xuất như in 3D hạt nano để chế tạo thiết bị, có thể nhanh chóng phát hiện các kháng thể Covid-19.

Công nghệ sản xuất phụ trợ, được gọi là in 3D phun aerosol đã được sử dụng để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác của thiết bị thử nghiệm. Các điện cực vi kim loại nhỏ, rẻ tiền bằng vàng được in ở kích thước nano bằng phương pháp sử dụng những giọt sol khí, gắn kết với nhau bằng thiêu kết nhiệt.

Phương pháp này tạo lên một bề mặt gồ ghề, không đều, tăng diện tích bề mặt của các vi cực và phản ứng điện hóa, vùng những kháng thể có thể bám vào các kháng nguyên phủ trên điện cực.

Hình dạng hình học đặc biệt này cho phép các vi cột dính nhiều protein hơn để phát hiện, cho kết quả nhanh chóng và chính xác.

Cấu trúc thiết kế và hoạt động của cảm biến phát hiện kháng thể SARS-CoV-2.

Xét nghiệm có tỷ lệ lỗi rất thấp vì phản ứng gắn kết giữa kháng thể và kháng nguyên được sử dụng trong thiết bị có tính chọn lọc cao. Các nhà khoa học có thể sử dụng cấu trúc thiết kế tự nhiên này cho những mục đích nghiên cứu riêng.

Kỹ thuật này có thể định lượng phản ứng miễn dịch đối với tiêm chủng, rất cần thiết trong môi trường hiện nay.

Chẩn đoán nhanh chóng để điều trị và phòng ngừa những bệnh truyền nhiễm là vấn đề then chốt trong sức khỏe cộng đồng, ngoài khuôn khổ chiến thắng đại dịch Covid-19 hiện nay.

Do thiết bị cảm biến được đề xuất mang tính phổ dụng, thiết kế này có thể được sử dụng để phát hiện nhanh chóng các dấu ấn sinh học đối với các tác nhân lây nhiễm khác như Ebola, HIV và Zika. Một thử nghiệm nhanh chóng và hiệu quả như vậy có thể là một yếu tố có ý nghĩa quan trọng kiểm soát sự lây lan của dịch bệnh.