Utbrottet av covid-pandemin 2020 har återigen visat hur viktiga tillförlitliga och snabba upptäcktsmetoder är för att initiera effektiva åtgärder för att bekämpa en pandemi. Forskare från ordföranden för materialvetenskap och nanoteknik vid TU Dresden (TUD) har gjort avsevärda framsteg i utvecklingen av mycket innovativa lösningar för detektering av virala patogener i två studier som de nyligen presenterade.
Resultaten av deras arbete har nu publicerats i tidskrifterna ACS Applied Materials &Interfaces och Avancerade materialgränssnitt .
Anpassade, kraftfulla och anpassningsbara nanoelektroniska sensorer representerar en lovande strategi för att bekämpa både nuvarande och framtida pandemier. Dessa sensorer möjliggör inte bara konventionell diagnos vid misstänkta utbrott, utan också en kontinuerlig övervakning av omgivande luft i bussar, tåg, skolor eller sjukvårdsinrättningar. Detta innebär att lämpliga och omedelbara åtgärder kan vidtas så snart virus dyker upp.
Sedan 2020 har Dresden-forskarna arbetat intensivt med utvecklingen av miniatyriserade sensorer för korrekt och effektiv detektering av SARS-CoV-2-antigener. Förutom TUD-teamet som leds av Prof. Gianaurelio Cuniberti och Dr. Bergoi Ibarlucea, forskare från European Molecular Biology Laboratory (EMBL) i Hamburg, Leibniz Institute of Polymer Research (IPF) Dresden och Pohang University of Science and Technology ( POSTECH) i Korea var också involverade i de två studierna.
Den första studien, publicerad i tidskriften ACS Applied Materials &Interfaces , beskriver ett banbrytande innovativt tillvägagångssätt som avsevärt ökar noggrannheten och hastigheten för SARS-CoV-2-antigendetektering. Det innebär att man infogar syntetiska nanokroppar, så kallade sykroppar, i biosensorer som receptorer.
"Sybodies representerar ett snabbt, hållbart och etiskt sunt alternativ som, till skillnad från konventionella antikroppar, utvecklas och tillverkas med hjälp av icke-djurliga metoder", säger Prof. Gianaurelio Cuniberti, som koordinerade båda studierna med Dr. Bergoi Ibarlucea.
"En annan viktig fördel med att använda sykroppar är deras mindre storlek jämfört med antikroppar, så biologiska igenkänningsprocesser kan ske mycket närmare sensorytan, vilket ökar signalstyrkan och gör sensorerna mycket snabbare och känsligare", tillägger han. Inledande tester har framgångsrikt genomförts med kisel nanotrådbaserade fälteffekttransistorer modifierade med sykroppar, vilket visar den stora applikationspotentialen med detta tillvägagångssätt.
I den andra artikeln, publicerad i tidskriften Advanced Materials Interfaces , undersökte teamet den ökande känsligheten hos sensorerna när de arbetar i biologiska vätskor. Sådana prover har en komplex molekylär sammansättning, vilket kraftigt begränsar sensorns detektionsområde.
För att lösa detta problem utvecklade forskarna en speciell ytmodifiering med en hydrogel baserad på den dielektriska polymeren polyetylenglykol. Detta gör att mätningar kan göras direkt i saliv och andra prover från patienter, och eliminerar behovet av tidskrävande och kostsamma provberedningssteg.
Mer information: Chi Zhang et al, Sybodies as Novel Bioreceptors toward Field-Effect Transistor-Based Detection of SARS-CoV-2 Antigens, ACS Applied Materials &Interfaces (2023). DOI:10.1021/acsami.3c06073
Alexandra Parichenko et al, Hydrogel-Gated Silicon Nanotransistors for SARS-CoV-2 Antigen Detection in Physiological Jonic Strength, Advanced Materials Interfaces (2023). DOI:10.1002/admi.202300391
Journalinformation: ACS-tillämpade material och gränssnitt
Tillhandahålls av Dresdens tekniska universitet
