Den nya detektionsplattformen är snabb, exakt och utför etikettfri avbildning av viruspartiklar genom att sakta ner ljuset. Kredit:Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)
Trots alla dåliga nyheter som covid-19-pandemin förde över världen, har den hjälpt oss att få ett bättre perspektiv på vår beredskap att avvärja mycket smittsamma sjukdomar. Snabba diagnostiska testkit och PCR-tester blev snabbt viktiga verktyg när pandemin slog till, vilket hjälpte till med snabba diagnoser. Dessa verktyg har dock inneboende begränsningar. PCR-tester är komplexa och kräver dyr utrustning medan snabbdiagnostiska testkit har lägre noggrannhet.
Mot denna bakgrund har en forskargrupp ledd av professor Young Min Song vid Gwangju Institute of Science and Technology i Korea nyligen utvecklat en ny teknik för att enkelt visualisera virus med hjälp av ett optiskt mikroskop. En nyligen genomförd studie förklarar i detalj funktionsprincipen för deras detektionsplattform, kallad "Gires–Tournois immunoassay platform" (GTIP). Denna artikel gjordes tillgänglig online den 22 mars 2022 och publicerades i tidskriften Advanced Materials den 26 mars 2022.
Nyckelelementet i GTIP är Gires-Tournois "resonansstruktur", en film gjord av tre staplade lager av specifika material som producerar ett märkligt optiskt fenomen som kallas "långsamt ljus". På grund av hur infallande ljus studsar inuti resonansskikten innan det reflekteras, verkar färgen på plattformen sett genom ett optiskt mikroskop mycket enhetlig. Nanometerstora viruspartiklar påverkar dock resonansfrekvensen för GTIP i deras omedelbara närhet genom att sakta ner ljuset som reflekteras runt dem. Det "långsamma ljuset" manifesterar sig som en livlig färgförändring i det reflekterade ljuset så att viruspartikelklustren, när de ses genom mikroskopet, ser ut som "öar" med en annan färg jämfört med bakgrunden.
För att säkerställa att deras system bara upptäcker koronaviruspartiklar, belade forskarna det översta lagret av GTIP med antikroppsproteiner specifika för SARS-CoV-2. Intressant nog möjliggjorde systemet inte bara detektering av viruspartiklar, utan genom att använda kolorimetriska analystekniker kunde forskarna till och med effektivt kvantifiera antalet viruspartiklar som finns i olika områden av ett prov beroende på färgen på ljuset som reflekteras lokalt.
Den övergripande enkelheten i designen är en av GTIPs främsta försäljningsargument. Som Prof. Song förklarar, "Jämfört med befintliga diagnostiska metoder för covid-19, möjliggör vår metod snabb upptäckt och kvantifiering av SARS-CoV-2 utan att behöva extra provbehandlingar, såsom amplifiering och märkning." Med tanke på att optiska mikroskop finns tillgängliga i de flesta laboratorier kan den metod som utvecklats av gruppen bli ett värdefullt och allestädes närvarande verktyg för diagnostik och virusforskning.
Dessutom är GTIP inte begränsat till att detektera virus eller strikt beroende av antikroppar; alla andra bindemedel fungerar också och hjälper till att visualisera alla typer av partiklar som interagerar med ljus. "Vår strategi kan till och med tillämpas för en dynamisk övervakning av målpartiklar som sprayas i luften eller sprids på ytor. Vi tror att detta tillvägagångssätt kan vara grunden för nästa generations biosensingplattformar, vilket möjliggör enkel men exakt detektering", avslutar Prof. Song. . + Utforska vidare
