นักวิจัยรายงานว่า เม็ดนาโนแม่เหล็กที่ตั้งโปรแกรมไว้ซึ่งจับคู่กับโทรศัพท์มือถือที่หาซื้อได้ทั่วไปและเครื่องมือวินิจฉัยแบบเสียบปลั๊ก สามารถวินิจฉัยโควิด-19 ได้ภายใน 55 นาทีหรือน้อยกว่า (เครดิต: เจฟฟ์ Fitlow / ข้าว)
ด้วยความช่วยเหลือของ nanobeads แม่เหล็กที่ตั้งโปรแกรมไว้ เครื่องมือวินิจฉัยที่เสียบเข้ากับโทรศัพท์ที่ไม่มีวางจำหน่ายทั่วไปสามารถวินิจฉัย COVID-19 ได้ภายใน 55 นาทีหรือน้อยกว่า
ไมโครฟลูอิดิกชิปขนาดเท่าแสตมป์วัดความเข้มข้นของโปรตีน SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) ในซีรัมเลือดจากนิ้วทิ่มมาตรฐาน นาโนบีดจับกับโปรตีน SARS-CoV-2 N ซึ่งเป็นไบโอมาร์คเกอร์สำหรับโควิด-19 ในชิป และขนส่งไปยังเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่ตรวจจับไบโอมาร์คเกอร์ในปริมาณเล็กน้อย
นักวิจัยกล่าวว่ากระบวนการของพวกเขาช่วยลดความยุ่งยากในการจัดการตัวอย่างเมื่อเทียบกับ swab-based การทดสอบ PCR ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวินิจฉัย COVID-19 และจำเป็นต้องได้รับการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
“ข้อดีของอุปกรณ์นี้คือไม่ต้องใช้ห้องปฏิบัติการ” Peter Lillehoj รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่ Rice University กล่าว “คุณสามารถทำการทดสอบทั้งหมดและสร้างผลลัพธ์ได้ที่ไซต์รวบรวม คลินิกสุขภาพ หรือแม้แต่ร้านขายยา ทั้งระบบสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่ายและใช้งานง่าย”
การวิจัยจะปรากฏในวารสาร เซนเซอร์ ACS.
Lillehoj และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เขียนนำ Jiran Li ใช้ประโยชน์จากเครื่องมือตรวจจับทางชีวภาพที่มีอยู่และรวมเข้ากับประสบการณ์ของตนเองในการพัฒนาการวินิจฉัยอย่างง่าย เช่น แผ่นแปะ microneedle ที่เปิดตัวเมื่อปีที่แล้วเพื่อวินิจฉัย มาลาเรีย.
เครื่องมือใหม่นี้อาศัยรูปแบบการตรวจจับที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่ให้ผลลัพธ์เชิงปริมาณที่แม่นยำและแม่นยำในระยะเวลาอันสั้น ในการทดสอบอุปกรณ์ ห้องปฏิบัติการต้องอาศัยตัวอย่างเซรั่มที่บริจาคมาจากผู้ที่มีสุขภาพแข็งแรงและคนอื่นๆ ที่ติดเชื้อโควิด-19
Lillehoj กล่าวว่าการฟักตัวนานขึ้นจะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อใช้ทั้งเซรั่ม ห้องปฏิบัติการพบว่า 55 นาทีเป็นเวลาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับไมโครชิปในการตรวจจับโปรตีน SARS-CoV-2 N ที่ความเข้มข้นต่ำถึง 50 picograms (พันล้านกรัม) ต่อมิลลิลิตรในซีรัมทั้งหมด ไมโครชิปสามารถตรวจจับโปรตีน N ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำกว่าที่ 10 picograms ต่อมิลลิลิตร ในเวลาเพียง 25 นาทีโดยการเจือจางซีรั่มห้าเท่า
เมื่อจับคู่กับโทรศัพท์ Google Pixel 2 และโพเทนชิโอสแตตแบบเสียบปลั๊ก อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถให้การวินิจฉัยในเชิงบวกโดยมีความเข้มข้นต่ำถึง 230 picograms สำหรับซีรั่มทั้งหมด
"มีขั้นตอนมาตรฐานในการปรับเปลี่ยนลูกปัดด้วยแอนติบอดีที่มุ่งเป้าไปที่ biomarker โดยเฉพาะ" Lillehoj กล่าว “เมื่อคุณรวมพวกมันเข้ากับตัวอย่างที่มีไบโอมาร์คเกอร์ ในกรณีนี้ โปรตีน SARS-CoV-2 N พวกมันจะเกาะติดกัน”
หลอดเส้นเลือดฝอยใช้เพื่อส่งตัวอย่างไปยังชิป จากนั้นวางบนแม่เหล็กที่ดึงเม็ดบีดเข้าหาเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่เคลือบด้วยแอนติบอดีจับ ลูกปัดผูกกับการจับ แอนติบอดี และสร้างสัดส่วนปัจจุบันกับความเข้มข้นของไบโอมาร์คเกอร์ในตัวอย่าง
โพเทนชิโอสแตทจะอ่านกระแสไฟฟ้านั้นและส่งสัญญาณไปยังแอปโทรศัพท์ หากไม่มีไบโอมาร์คเกอร์สำหรับโควิด-19 เม็ดบีดจะไม่จับกับเซ็นเซอร์และถูกชะล้างออกไปภายในชิป
Lillehoj กล่าวว่าจะไม่ยากสำหรับอุตสาหกรรมในการผลิตชิปไมโครฟลูอิดิกหรือปรับให้เข้ากับสายพันธุ์ใหม่ของ COVID-19 หากจำเป็นและเมื่อใด
เกี่ยวกับผู้เขียน
สถาบันสุขภาพแห่งชาติ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และกองทุนวิจัย COVID-19 ของมหาวิทยาลัยไรซ์ สนับสนุนการวิจัย -
