محققان دانشگاه کارنگی ملون پلتفرم زیستحسگری جدیدی ارائه کردهاند که با استفاده از نانو میتواند طی چند ثانیه آنتیبادیهای اختصاصی ویروس کرونا را تشخیص دهد. این فناوری جدید علاوهبر این که یک ابزار تشخیص بیماری است، میتواند به کمیت پاسخ ایمنی بیمار نسبت به واکسنهای جدید با دقت بالا کمک کند.
نتایج این پروژه که با همکاری محققانی از دانشگاه پیتسبورگ انجام شده در قالب مقالهای در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.
این پلتفرم وجود دو آنتیبادی ویروس، یعنی پروتئین S ۱ سنبله و دامنه اتصال گیرنده (RBD)، را در یک قطره بسیار کوچک خون (حدود ۵ میکرولیتر) شناسایی میکند. غلظت آنتیبادی میتواند بسیار کم باشد و حتی در غلظتهای زیر یک پیکومولار (۰٫۱۵ نانوگرم در میلیلیتر) نیز آنتیبادی تشخیص داده میشود.
فرآیند تشخیص از طریق واکنش الکتروشیمیایی درون یک دستگاه میکروسیالی دستی اتفاق میافتد که نتایج را تقریباً بلافاصله به یک رابط ساده در یک تلفن هوشمند ارسال میکند.
رهول پانات، استادیار مهندسی مکانیک در کارنگی ملون که از روشهای ساخت مواد افزودنی ویژه برای تحقیقات مختلف از رابطهای مغز و کامپیوتر تا دستگاههای نظارت زیستی استفاده میکند، درباره این پروژه میگوید: «ما از یک فناوری پیشرفته برای تولید دستگاهی بهمنظور تشخیص سریع آنتیبادی کووید ۱۹ استفاده کردیم.»
این ابزار که به چاپ سهبعدی جت آئروسل، شهرت دارد برای تولید مواد افزودنی قابل استفاده است. با این فناوری میتوان با کارایی بالا و دقت قابل توجه فرآیند تولید را انجام داد. این دستگاه قادر است الکترودهایی از جنس طلا را با قیمت کم و در مقیاس نانو با استفاده از قطرات آئروسل چاپ کند که بهصورت تفجوشی این قطرات با هم پخته میشوند.
این کار باعث ایجاد یک سطح ناهموار و نامنظم میشود که مساحت سطحی الکترودها را افزایش داده و در ادامه واکنش الکتروشیمیایی نیز افزایش مییابد، جایی که آنتیبادیها میتوانند به آنتیژنهای پوشش داده شده روی الکترود متصل شوند. هندسه خاص این الکترودها اجازه میدهد تا پروتئین بیشتری را برای شناسایی بارگیری کنند، در نتیجه نتایج بسیار دقیق و سریع بهدست میآید.
این تست دارای سرعت خطای بسیار کمی است چرا که واکنش اتصال بین آنتیبادی و آنتیژن مورد استفاده در دستگاه بسیار انتخابی است.
نتایج این تست بسیار فوری بهدست میآید که این موضوع در طی بیماری همه گیر کرونا اهمیت زیادی دارد. پانات میگوید: «از آنجا که روش ما میتواند پاسخ ایمنی به واکسیناسیون را کمّیسازی کند، این فناوری اهمیت زیادی پیدا میکند.»
تشخیص سریع بیماری برای درمان و پیشگیری از بیماریهای واگیردار یک مسئله بهداشت عمومی است. از این پلتفرم میتوان برای تشخیص سریع نشانگرهای زیستی سایر عوامل عفونی مانند ابولا، اچ آی وی و زیکا استفاده کرد.
