Wang și colegii săi au explorat senzori care ar putea detecta bacterii și viruși în aer. Înapoi în ianuarie
În majoritatea laboratoarelor de detectare a virusuluipentru infecțiile respiratorii, se folosește o metodă moleculară numită reacție în lanț a transcripției inversă a polimerazei, care este cunoscută și sub denumirea de RT-PCR. Aceasta este o metodă binecunoscută care poate detecta chiar și o cantitate mică de virus, dar este greșită. De exemplu, există dovezi că 30% din testele rusești sunt incorecte.
Jing Wang și echipa sa au dezvoltat o alternativămetoda de testare sub forma unui biosenzor optic. Senzorul combină două efecte diferite pentru detectarea sigură și fiabilă a virusului: optic și termic. Este confecționat din structuri minuscule de aur, așa-numitele nanozeuri de aur și este situat pe un substrat de sticlă. Receptorii ADN obținuți în mod artificial care corespund secvențelor ARN SARS-CoV-2 specifice sunt altoiți pe nanoezlande. Astfel, receptorii de pe senzor sunt secvențe complementare ale secvențelor ARN unice ale virusului care pot identifica în mod fiabil virusul.
Tehnologia pe care cercetătorii o folosescdetectarea, numită LSPR, este o prescurtare a rezonanței plasmonice de suprafață localizate, un fenomen optic care apare în nanostructurile metalice. Când sunt excitați, modulează lumina incidentă într-un anumit interval de lungime de undă și creează un plasmon aproape de câmp în jurul nanostructurii. Când moleculele se leagă de suprafață, se schimbă indicele local de refracție din plasmonul excitat în apropierea câmpului. Un senzor optic situat pe partea din spate a senzorului poate fi utilizat pentru a măsura această schimbare și pentru a determina dacă eșantionul conține șuvițe ARN în cauză.
Este adevărat, este important ca doar aceste lanțuri să fie capturateARN-uri care se potrivesc exact cu receptorul ADN de pe senzor. Aici intră în joc cel de-al doilea efect: efectul fototermic plasmonic. Dacă aceeași nanostructura de pe senzor este încântată de un laser cu o anumită lungime de undă, produce căldură localizată.
Și cum ajută fiabilitatea? Genomul virusului este format dintr-o singură catena ARN. Dacă acest lanț își găsește analogul suplimentar și se unesc pentru a forma un lanț dublu, atunci are loc un proces numit hibridizare. Analogul este atunci când un fir dublu este împărțit în fire separate, un astfel de proces se numește topire sau denaturare. Aceasta se produce la un anumit punct de topire. Cu toate acestea, dacă temperatura mediului ambiant este mult mai mică decât punctul de topire, se pot îmbina fire care nu se completează reciproc. Acest lucru poate duce la rezultate false ale testelor. Dacă temperatura ambiantă este doar puțin mai mică decât temperatura de topire, se pot atașa doar fire suplimentare. Și acesta este doar rezultatul creșterii temperaturii mediului cauzat de efectul fototermic plasmonic.
„Testele au arătat că senzorul poate în mod clardistinge între secvențe de ARN foarte asemănătoare ale două virusuri. Iar rezultatele sunt gata în câteva minute. Adevărat, acest lucru necesită încă dezvoltare. Dar odată ce senzorul este gata, acest principiu poate fi aplicat altor viruși și poate ajuta la detectarea și oprirea epidemilor într-un stadiu incipient.”
Jing Wang, inventator
Pentru a demonstra cât de fiabil este noulsenzorul detectează virusul actual COVID-19, cercetătorii l-au testat cu un virus foarte apropiat: SARS-CoV. Acesta este un virus care a izbucnit în 2003 și a provocat o pandemie de SARS. Două virusuri - SARS-CoV și SARS-CoV2 - diferă ușor în ARN-ul lor. Și verificarea a avut succes.