Zbulimi i antitrupave COVID-19 në 10-12 sekonda me një çip 3D

Studiuesit në Universitetin Carnegie Mellon raportojnë gjetjet në një platformë që zbulon, brenda sekondave, antitrupa specifikë për SARS-CoV-2, virusi përgjegjës për pandeminë COVID-19. Përveç testimit, platforma do të ndihmojë në përcaktimin sasior të përgjigjes imunologjike të pacientit ndaj vaksinave të reja me saktësi.

Platforma e testimit identifikon praninë e dy prej antitrupave të virusit, proteina spike S1 dhe fusha e lidhjes së receptorëve (RBD), në një pikë shumë të vogël të gjakut (rreth 5 mikrolitra). Përqendrimet e antitrupave mund të jenë jashtëzakonisht të ulëta dhe ende zbulohen nën një pikomolar (0.15 nanogramë për mililitër). Ky zbulim ndodh përmes një reaksioni elektrokimik brenda një pajisjeje mikrofluidike dore e cila dërgon rezultate pothuajse menjëherë në një ndërfaqe të thjeshtë në një telefon inteligjent.

“Ne përdorëm përparimet më të fundit në materiale dhe prodhim të tillë si shtypja 3D nanoparticle për të krijuar një pajisje që zbulon me shpejtësi antitrupat COVID-19”, tha Rahul Panat, një profesor i asociuar i inxhinierisë mekanike në Carnegie Mellon i cili përdor teknika të specializuara të prodhimit shtesë për kërkime nga ndërfaqet tru-kompjuter në pajisjet e biomonitorimit.

Një teknologji e prodhimit shtesë e quajtur shtypja aerosol jet 3D është përgjegjëse për efikasitetin dhe saktësinë e platformës së testimit. Elektrodat e vogla, të lira mikropilore prej ari, shtypen në shkallë nanosale duke përdorur pikat e aerosolit që janë sinterizuar së bashku. Kjo shkakton një sipërfaqe të ashpër, të parregullt që siguron sipërfaqe të rritur të mikropillareve dhe një reagim të zgjeruar elektrokimik, ku antitrupat mund të lidhen me antigjenet e veshura në elektrodë. Gjeometria specifike lejon që mikropillat të ngarkojnë më shumë proteina për zbulim, duke rezultuar në rezultate shumë të sakta dhe të shpejta.

Testi ka një shpejtësi shumë të ulët gabimi sepse reagimi i lidhjes midis antitrupave dhe antigjenit të përdorur në pajisje është shumë selektiv. Studiuesit ishin në gjendje të shfrytëzonin këtë model natyral në avantazhin e tyre.

Rezultatet vijnë në një kohë urgjente gjatë pandemisë COVID-19. “Për shkak se teknika jonë mund të përcaktojë sasinë e përgjigjes imune ndaj vaksinimit, ajo është shumë e rëndësishme në mjedisin aktual,” tha Panat.

Panat bashkëpunoi me Shou-Jiang Gao, udhëheqës i programit të virologjisë së kancerit në Qendrën Hillman Cancer të UPMC dhe profesor i mikrobiologjisë dhe gjenetikës molekulare në Pitt. Azahar Ali, një studiues në Laboratorin e Prodhimit dhe Materialeve të Panatit, ishte autori kryesor i studimit.

Diagnostifikimi i shpejtë për trajtimin dhe parandalimin e sëmundjeve ngjitëse është një çështje e shëndetit publik që shkon përtej pandemisë aktuale COVID-19. Për shkak se platforma e propozuar e zbulimit është e përgjithshme, ajo mund të përdoret për zbulimin e shpejtë të biomarkerëve për agjentë të tjerë infektivë si Ebola, HIV dhe Zika. Një test i tillë i shpejtë dhe efektiv mund të jetë një lojë-ndryshues për kontrollimin e përhapjes së sëmundjeve.