Ett forskarlag vid Tokyo Medical and Dental University (TMDU) bygger en ny spänningsbaserad biosensor för influensaviruset som är nästan 100 gånger känsligare än konventionella tester, och kan skilja mellan mänskliga och fågelstammar.

Forskare har utvecklat en ny, snabb biosensor för tidig upptäckt av även små koncentrationer av humant influensa A (H1N1) virus. Sådan tidig diagnos är avgörande för att undvika ett potentiellt pandemiutbrott, eftersom antiviral medicin måste administreras i tid. Konventionella tester för att upptäcka influensavirus är ofta långsamma och dyra, och kan missa tidiga virusinfektioner. I kontrast, den nya biosensorn mäter små förändringar i spänningen i en elektriskt ledande polymer för att snabbt upptäcka viruskoncentrationer som är nästan 100 gånger mindre än gränsen för för närvarande tillgängliga kit. Arbetet utfördes vid Tokyo Medical and Dental University (TMDU), i ett samarbete mellan Institutet för biomaterial och bioteknik och Institutionen för molekylär virologi.

Konduktiva polymerer är en klass av kolbaserade molekyler som leder elektricitet, men kan även användas i biologiska miljöer. De är mycket attraktiva material för biosensortillämpningar eftersom forskare enkelt kan fästa biomolekyler till polymererna, som tillåter dem att binda till specifika mål, såsom influensavirus. I den här studien, poly(3, 4-etylendioxitiofen) (PEDOT) modifierades med en funktionell grupp som binder till H1N1 humant influensavirus, men inte aviär influensa. "Ledande polymerer har flera fördelar jämfört med oorganiska motsvarigheter, " förklarar motsvarande författare Yuji Miyahara. "Dessa inkluderar förmågan att leda både elektriska och joniska bärare, mekanisk flexibilitet, låg cytotoxicitet, lågkostnadsproduktion genom gjutning eller tryckning, och avstämbara egenskaper via kemisk syntes eller dopning."

För att konstruera biosensorn, polymerfilmen placerades mellan två elektroder. När en lösning som innehåller H1N1, som bär en liten positiv laddning på sitt yttre skal, lades till, några av virusen fastnade på polymeren och ökade spänningen som mättes av elektroderna. Denna elektriska metod gör att sensorn kan upptäcka närvaron av mycket små mängder av viruset. Viral belastning mäts ofta i hemagglutinationsenheter (HAU). Den nya sensorn kan detektera virala koncentrationer så små som 0,013 HAU. Som jämförelse, kommersiellt tillgängliga kit som använder immunokromatografiska tester fungerar endast för koncentrationer större än cirka 1,13 HAU. Detta representerar en nästan 100-faldig ökning av känsligheten. Studiens medförfattare Shoji Yamaoka betonade enhetens kliniska tillämpningar. "Vi utvecklade en ledande polymerbaserad sensor som kan känna igen ett specifikt virus, vilket gör den till en bra kandidat för bärbar övervakning och testning på plats."

Artikeln, "Specific recognition of Human Influenza Virus with PEDOT Bearing Sialic Acid-Terminated Trisaccharides" publicerades i ACS tillämpade material och gränssnitt på DOI:10.1021/acsami.7b02523