Institutionen för tillämpad fysik och tvärvetenskaplig avdelning för biomedicinsk teknik vid Hong Kong Polytechnic University har tillsammans utvecklat en ny nanobiosensor för snabb upptäckt av influensa och andra virus.

PolyU:s nya uppfinning använder en optisk metod som kallas uppkonverteringsluminescensresonansenergiöverföringsprocess (LRET) för ultrakänslig virusdetektion. Det innebär enkla operativa förfaranden, minskar testningstiden avsevärt från cirka 1-3 dagar till 2-3 timmar, vilket gör det mer än 10 gånger snabbare än traditionella kliniska metoder. Kostnaden är cirka HK $ 20 per prov, vilket är 80% lägre än traditionella testmetoder. Tekniken kan användas i stor utsträckning för att upptäcka olika typer av virus, kastar nytt ljus över utvecklingen av lågkostnader, snabb och ultrakänslig detektion av olika virus.

Traditionella biologiska metoder för upptäckt av influensavirus inkluderar genetisk analys - omvänd transkription-polymeraskedjereaktion (RT-PCR) och enzymkopplad immunosorbentanalys (ELISA) som används inom immunologi. Dock, RT-PCR är dyrt och tidskrävande medan känsligheten för ELISA är relativt låg. Sådana begränsningar gör dem svåra för klinisk användning som ett diagnostiskt verktyg i frontlinjen och på plats för virusdetektering, banar väg för PolyU:s utveckling av den nya uppkonverteringsnanopartikelbiosensorn som använder luminiscerande teknik för virusdetektion.

PolyUs forskare har utvecklat en biosensor baserad på självlysande teknik som fungerar som två matchande magnetstycken med attraktionskraft. Det innebär utveckling av uppkonvertering nanopartiklar (UCNP) konjugerade med en sondoligo vars DNA -baspar kompletterar den med guldnanopartiklar (AuNP) influensavirusoligo. Med tanke på den komplementära karaktären hos DNA-basparen av UCNPs-proboligo och AuNPs influensavirusoligo, de fungerar som två matchande magnetbitar, som skulle dras ihop på grund av attraktionskraft. Denna process kallas också oligohybridisering. Efter att ha blivit upplyst av en bärbar nära-infraröd laserpenna, UCNP:erna avger synligt grönt ljus medan AuNP:erna skulle absorbera det gröna ljuset. Man kan enkelt kvantifiera koncentrationen av det riktade influensaviruset genom att mäta minskningen av det gröna ljusets intensitet.

Initialt, PolyU -forskare har använt upconversion LRET för ultrakänslig virusdetektering i vätskefassystem. Forskargruppen har ytterligare förbättrat känsligheten för den självlysande detektionsmetoden genom att använda ett fast fasat nanoporöst membransystem (NAAO) för virusdetektering. Eftersom NAAO-membranet består av många ihåliga kanaler, de tillåter mer utrymme för oligohybridisering, ökad känslighet avsevärt med mer än 10 gånger jämfört med vätskefassystemet, bevisad genom klinisk detektion med inaktiverade virusprover.

Inte bara är utformningen och driften av PolyUs uppfinning enkel, det kräver inte dyra instrument och sofistikerade operativa färdigheter, med dess känslighet jämförbar med traditionella kliniska metoder. I jämförelse med konventionell nedkonvertering, självlysande teknik, det orsakar låg skada på genetiska material och inducerar inte bakgrundsfluorescens. Dessutom, eftersom varje virus har en unik genetisk sekvens, forskare skulle kunna utforma en komplementär sond när den genetiska sekvensen för det riktade viruset är känd. Med andra ord, uppkonvertering LRET -tekniken kan användas i stor utsträckning för detektering av olika typer av virus genom att bara modifiera UCNP:s fångstprob.

De relaterade resultaten har nyligen publicerats i ACS Nano och Små , två ledande tidskrifter inom nanomaterialforskning. Med stöd från programmet Innovation and Technology Support, forskargruppen kommer att fortsätta att förbättra nanobiosensorn för snabb virusdetektion, vilket inkluderar att öka dess känslighet och specificitet, och utveckla en matris för detektion av flera influensavirus på en enda testplattform.