Snabb, kostnadseffektiva elektrokemiska plattformar visar lovande för högkänslig detektion av olika influensa- och diarréorsakande patogener.

Att skicka patientprover till labbet för analys tar tid och kan försena behandlingen. För att ta itu med detta, forskare utvecklar en serie diagnostiska verktyg med små halvledarkristaller, känd som kvantprickar, och färgämnesbelagda nanopartiklar av kiseldioxid. Dessa plattformar kan konfigureras för att upptäcka flera patogener samtidigt för att ytterligare förbättra deras funktionalitet vid vårdpunkten.

Nya framsteg inom området som demonstrerats av forskare baserade vid King Mongkuts tekniska universitet Thonburi (KMUTT) i Thailand inkluderar samtidig mätning av DNA från tre organismer (Vibrio cholerae, Salmonella och Shigella) ansvarar för diarrésjukdomar. Teamet har också konfigurerat en plattform för att identifiera DNA från fyra olika stammar av influensavirus.

"Samtidig detektering ger användarna mer information och sparar tid, vilket gör sensorerna mer kostnadseffektiva, " förklarar Werasak Surareungchai, chef för forskningsgruppen för bio- och kemiska sensorer på KMUTT. "Dessutom, den totala provstorleken som krävs för att detektera alla biologiska mål är vanligtvis mycket mindre än för konventionella metoder eftersom dessa enheter kräver bara ett enda prov."

För att skapa sina biosensorer, gruppen använder DNA-sekvenser som binder till specifika bakterier, virus eller andra sjukdomsframkallande mikroorganismer. Under formuleringen, DNA-sekvensen är bunden till antingen en kvantprick eller en kiseldioxidnanopartikel, som fungerar som en etikett eller markör och gör att alla bindningshändelser lätt kan identifieras i ett patientprov.

Eftersom kvantprickarna är gjorda av olika metaller (bly, kadmium och zink), de producerar olika färger av fotoluminescens och reagerar vid olika spänningar, med distinkta strömtoppar som svar på ett spänningssvep, som kan användas för att identifiera deras närvaro.

Genom att utnyttja detta beteende i sin biosensor, forskarna konstruerar den samtidiga upptäckten av flera patogener med hjälp av en stegvis vågform.

I deras kiseldioxidnanopartikelbaserade enheter, forskarna fångar olika färgämnesmolekyler, var och en riktar sig mot en annan mikroorganism inuti partiklarna för att möjliggöra analys. På nytt, färgämnena reagerar vid olika spänningar, vilket gör att teamet kan fastställa förekomsten av flera patogener i provet samtidigt.