Команда Фуданьского университета разработала новое оборудование, и обнаружение нуклеиновых кислот занимает всего 5 минут.

Теперь, когда новая эпидемия коронарной пневмонии не закончилась, тестирование на нуклеиновые кислоты стало обычным делом для того, чтобы нормально путешествовать. В настоящее время для обнаружения нуклеиновых кислот нового коронавируса в основном используются мазки из носоглотки с использованием количественной флуоресцентной ПЦР, то есть технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР), а время обнаружения обычно составляет 2-24 часа.

Растущий спрос на поездки и продолжающаяся эпидемия, а это не малые сроки испытаний, оказали большое давление на тест на нуклеиновые кислоты нового коронавируса. Поэтому в случае обеспечения точности результатов необходимо сделать обнаружение более быстрым.

Недавно исследовательская группа Университета Фудань Лю Юньци, Вэй Дачэн и другие опубликовали результаты исследования в журнале «Nature Biomedical Engineering» (подвыпуск журнала «Nature», Nature Biomedical Engineering). Разработанное новое оборудование и метод обнаружения коронок позволяют получать результаты обнаружения нуклеиновых кислот в течение 5 минут с более высокой точностью.

В текущем методе обнаружения полимеразной цепной реакции (ПЦР) нуклеиновая кислота (РНК) нового коронавируса должна быть обратно транскрибирована в ДНК, поэтому при обнаружении нуклеиновой кислоты, если концентрация вируса слишком низкая, это повлияет на точность результатов обнаружения.

В статье, опубликованной исследовательской группой Университета Фудань, упоминается, что микроэлектромеханические системы (МЭМС) высокоинтегрированы, малы, дешевы и эффективны, а также имеют коммерческую осуществимость. Но биосенсоры на основе MEMS, NEMS и FET в некоторых случаях с трудом сохраняют чувствительность.

Поэтому исследовательская группа из Университета Фудань разработала микросхему обнаружения транзисторов на основе MolEMS (молекулярные электромеханические системы). Предложенная ими MolEMS (молекулярная электромеханическая система) представляет собой микроустройство, которое самособирается из молекул ДНК и приводится в действие внешним электрическим полем и может точно регулировать процесс молекулярного распознавания и преобразования сигнала.

На практике большинство биосенсоров не могут достичь сверхвысокой чувствительности в биологических жидкостях. Уникальная структура MolEMS обеспечивает сверхточную биодетекцию, эффективное биораспознавание и передачу сигналов, что обеспечивает сверхвысокую чувствительность.

В выводах также упоминается, что РНК SARS-CoV-2 (новый коронавирус) составляет примерно 30 000 нуклеотидов и что измерение клинических образцов будет иметь более высокую биологическую сложность, изменчивость от пациента к пациенту, а также процедуры сбора и подготовки образцов. Также существует неопределенность.

Обнаружение образцов нуклеиновых кислот с помощью MolEMS не требует сложных и трудоемких процессов выделения и амплификации нуклеиновых кислот и может непосредственно обнаруживать РНК SARS-CoV-2 в образцах мазков из носоглотки. Время диагностики COVID-19 составляет около 0,1-4 минуты, в среднем 60 секунд.

Исследователи собрали систему тестирования на COVID-19, используя g-FET MolEMS для тестирования на месте и по месту оказания медицинской помощи. Тестовая система состоит из интегрированного тестового модуля MolEMS g-FET и основной системы. Чтобы избежать перекрестных помех между разными образцами, один модуль используется для тестирования одного образца.

Основную систему можно повторно использовать для нескольких тестов, просто заменив тестовый модуль MolEMS. Работа системы разделена на три этапа: первый этап — подключение тестового модуля к основной системе и подключение компьютера или смартфона к тестовой системе через USB, Wi-Fi или Bluetooth. Второй шаг – открыть уплотнение, закрывающее лунку PDMS тестового модуля. Третий шаг — добавить тестовый образец в лунку PDMS и считать результаты с компьютера или смартфона.

С точки зрения результатов исследований, MolEMS снижает стоимость, объем и вес по сравнению с MEMS и NEMS и позволяет выполнять операции на молекулярном уровне. Кроме того, операция проста, чувствительность и специфичность высоки, и она портативна. Вероятность ложноотрицательных и ложноположительных результатов крайне мала, и это быстрее, чем ПЦР-тестирование.

Дальнейшее развитие портативной системы позволяет проводить тестирование на месте и по месту оказания медицинской помощи в аэропортах, клиниках и местных отделениях неотложной помощи и даже дома. Это помогает повысить эффективность обнаружения нуклеиновых кислот и замедлить распространение вируса.

Примечательно, что MolEMS также была разработана для обеспечения сверхточной диагностики других заболеваний за считанные минуты без необходимости очистки, расширения или культивирования мишени, на что обычно уходят часы или дни. Помимо биосенсоров, принципы проектирования MolEMS можно использовать для проектирования других электромеханических устройств и функциональных систем с более высокой точностью.

#Добро пожаловать на официальный аккаунт Айфанер в WeChat: Айфанер (WeChat: ifanr), в ближайшее время вам будет представлен более интересный контент.

Love Faner | Исходная ссылка · Просмотреть комментарии · Sina Weibo