Wangas ir jo kolegos tyrinėjo jutiklius, galinčius aptikti ore esančias bakterijas ir virusus. Dar sausio mėn
Daugumoje virusų aptikimo laboratorijųkvėpavimo takų infekcijoms naudojamas molekulinis metodas, vadinamas atvirkštinės transkripcijos polimerazės grandinine reakcija, kuri dar vadinama RT-PCR. Tai yra gerai žinomas metodas, galintis aptikti net nedidelį viruso kiekį, tačiau jis yra visiškai neteisingas. Pavyzdžiui, yra įrodymų, kad 30% Rusijos testų yra neteisingi.
Jingas Wangas ir jo komanda sukūrė alternatyvąbandymo metodas optinio biosensoriaus pavidalu. Jutiklis suderina du skirtingus efektus saugiam ir patikimam viruso aptikimui: optinį ir šiluminį. Jis pagamintas iš mažų aukso struktūrų, vadinamųjų auksinių nanoizlandų, ir yra ant stiklo pagrindo. Dirbtinai gauti DNR receptoriai, kurie atitinka specifines SARS-CoV-2 RNR sekas, yra skiepijami ant nanoizlandų. Taigi jutiklio receptoriai yra unikalių viruso RNR sekų, kurios gali patikimai identifikuoti virusą, papildomos sekos.
Technologijos, kuriomis naudojasi tyrėjaiaptikimas, vadinamas LSPR, yra vietinio paviršiaus plazmono rezonanso santrumpa - optinis reiškinys, atsirandantis metalų nanostruktūrose. Susijaudinę jie moduliuoja krintančią šviesą tam tikrame bangų ilgių diapazone ir sukuria artimo lauko plazmoną aplink nanostruktūrą. Kai molekulės jungiasi prie paviršiaus, pasikeičia vietinis lūžio rodiklis sužadintoje plazmonėje šalia lauko. Šiam pokyčiui išmatuoti ir nustatyti, ar mėginyje yra nagrinėjamos RNR sruogos, gali būti naudojamas jutiklio gale esantis optinis jutiklis.
Tiesa, svarbu, kad būtų užfiksuotos tik tos grandinėsRNR, tiksliai atitinkantys jutiklio DNR receptorius. Čia pasirodys antrasis efektas: plazmono fototerminis efektas. Jei tą pačią jutiklio nanostruktūrą sužadina tam tikro bangos ilgio lazeris, ji skleidžia lokalią šilumą.
Ir kaip tai padeda patikimumui? Viruso genomą sudaro tik viena RNR grandinė. Jei ši grandinė randa papildomą analogą, ir jie susijungia, sudarydami dvigubą grandinę, įvyksta procesas, vadinamas hibridizacija. Analoginis atvejis yra tai, kai dviguba gija suskaidoma į atskiras gijas, toks procesas vadinamas lydymu ar denatūracija. Tai įvyksta tam tikroje lydymosi vietoje. Tačiau jei aplinkos temperatūra yra daug žemesnė nei lydymosi temperatūra, taip pat gali būti sujungti siūlai, kurie vienas kito nepapildo. Tai gali sukelti klaidingus testo rezultatus. Jei aplinkos temperatūra yra tik šiek tiek žemesnė nei lydymosi temperatūra, galima tvirtinti tik papildomus siūlus. Tai yra tik padidėjusios aplinkos temperatūros, kurią sukelia plazmono fototerminis poveikis, rezultatas.
„Bandymai parodė, kad jutiklis gali aiškiaiatskirti labai panašias dviejų virusų RNR sekas. Ir rezultatai bus paruošti per kelias minutes. Tiesa, tam dar reikia tobulėti. Tačiau kai jutiklis bus paruoštas, šis principas gali būti pritaikytas kitiems virusams ir padėti aptikti bei sustabdyti epidemijas ankstyvoje stadijoje.
Jing Wang, išradėjas
Norėdami parodyti, koks patikimas yra naujasisjutiklis nustato dabartinį COVID-19 virusą, tyrėjai jį išbandė su labai artimu virusu: SARS-CoV. Tai virusas, kuris kilo 2003 m. Ir sukėlė SARS pandemiją. Du virusai - SARS-CoV ir SARS-CoV2 - šiek tiek skiriasi RNR. Ir patikrinimas buvo sėkmingas.