I takt med att BA.5 omicron-varianten fortsätter att spridas förbereder sig hälsoexperter alltmer för en framtid där sådana covid-19-varianter dyker upp, stiger och avtar, liknande säsongsinfluensa. En viktig del av att hålla koll på dessa förändringar kommer att vara möjligheten att snabbt övervaka viruset i "befolkningsskala", en insats som kommer att kräva noggranna och ultrasnabba tester.

För att hjälpa till att möta denna utmaning utvecklar forskare från School of Science vid IUPUI en ny biosensor med potential att uppnå den hastighet och effektivitet som krävs för framtiden för covid-19-testning.

Arbetet rapporterades nyligen i ACS Applied Material Interfaces , en tidskrift från American Chemical Society. Den leds av Rajesh Sardar, professor i kemi och kemisk biologi vid School of Science, och Adrianna Masterson, en doktorand i Sardars labb vid tidpunkten för studien.

"Alla jagar tester med hög genomströmning; den här typen av höghastighetsanalys är avgörande för framtiden för kampen mot COVID-19," sa Sardar. "Det finns många fördelar med i synnerhet vår teknik:den är snabb, effektiv, exakt och oöverträffat känslig."

När det gäller hastighet kan COVID-19-testet från Sardars labb för närvarande analysera prover från 96 individer på mindre än tre timmar, sa han. När det gäller effektivt kräver systemet endast 10 mikroliter blod.

Som jämförelse samlar en typisk blodpanelbeställning av en primärvårdsläkare in 10 milliliter blod – mer än 1 000 gånger mer.

Sensorn fungerar också med andra provtyper, såsom saliv, sa Sardar. Men studien utfördes med hjälp av blod eftersom det är den mest komplexa kroppsvätskan, och därför den bästa indikatorn på en sensors noggrannhet. Alla testprover erhölls från Indiana Biobank, som tillhandahöll 216 blodprover, inklusive 141 prover från patienter med covid-19 och 75 friska kontrollprover.

Baserat på en blind analys fann IUPUI-forskare att deras biosensors noggrannhetsgrad var 100 procent och dess specificitet var 90 procent. Med andra ord rapporterade sensorn aldrig ett falskt negativt och rapporterade endast ett falskt positivt i 1 av 10 prover. För allmän säkerhet sa Sardar att frånvaron av falska negativa är viktigare än falska positiva, eftersom en person med ett falskt negativt omedvetet kan smitta andra, medan en person med ett falskt positivt inte är en fara.

Dessutom sa Sardar att sensorn visade sig vara mycket noggrann när det gäller att mäta kroppens koncentration av covid-19-antikroppar. Detta beror på att det inte bara upptäcker virusets spikprotein utan också de proteiner som skapas av kroppen för att skydda mot viruset – immunoglobin G eller IgG.

Han sa också att förmågan att mäta covid-19-antikroppar är betydande eftersom många covid-19-antikroppstester som för närvarande är godkända enligt FDA:s nödtillstånd för användning inte ger specifika antikroppsantal, trots att detta antal indikerar styrkan av en persons immunitet mot infektion.

"Att noggrant mäta patienternas immunitetsnivåer kommer att vara avgörande för att skydda mot COVID-19 framöver," sa Sardar. "Detta kan ses tydligt i vårt nuvarande tillstånd, eftersom varianter som omicron - och nu senast BA.5 - infekterar även helt vaccinerade och förstärkta individer."

För att uppnå sina resultat använder Sardars labbs biosensor kemiskt syntetiserade guldtriangulära nanoprismor, som ger ett unikt kraftfullt optiskt svar på även små mängder IgG. Det betyder också att sensorn kan upptäcka antikroppar i de tidigaste stadierna av infektion.

Arbetet, som började under pandemins tidiga dagar, bygger på de första lovande resultaten som publicerades i juni 2021. Därefter siktar Sardar på att ytterligare förfina tekniken, med målet att så småningom kunna bearbeta 384 prover på mindre än en timme— eller 5 000 prover per dag, om de används i ett större testcenter.

"Denna forskning handlar om att förbereda sig för framtiden", säger Sardar, som också är forskare vid Indiana University Melvin och Bren Simon Comprehensive Cancer Center. "H1N1-stammen av influensa är nästan 100 år gammal. Jag förväntar mig att coronaviruset också kommer att finnas med oss ​​länge. När vi blickar framåt måste vi komma på sätt att mäta många människors infektioner, eller risker för infektion, snabbt, enkelt och effektivt för att ligga steget före viruset." + Utforska vidare

Nanoteknikbaserad sensor utvecklad för att mäta mikroRNA i blod, snabbare upptäckt av cancer