Nanodeeltjes kunnen een gevoeligere en duurzamere snelle COVID-19-test mogelijk maken

Een 3D-geprint apparaat detecteert temperatuurveranderingen wanneer SARS-CoV-2 zich bindt aan moleculair ingeprinte polymeer nanodeeltjes (liniaal toont cm). Credit: Aangepast van ACS-sensoren 2022, DOI: 10.1021/acssensors.2c00100

Snelle antigeentests kunnen een persoon snel en gemakkelijk vertellen dat ze positief zijn voor COVID-19. Omdat tests op basis van antilichamen echter niet erg gevoelig zijn, kunnen ze vroege infecties met lage virale ladingen niet detecteren. Nu rapporteren onderzoekers in ACS-sensoren hebben een snelle test ontwikkeld die moleculair ingeprinte polymere nanodeeltjes gebruikt in plaats van antilichamen om SARS-CoV-2 te detecteren. De nieuwe test is gevoeliger en werkt onder extremere omstandigheden dan op antilichamen gebaseerde tests.

De gouden standaardtest voor de diagnose van COVID-19 blijft de omgekeerde transcriptie-polymerasekettingreactie (RT-PCR). Hoewel deze test zeer gevoelig en specifiek is, duurt het over het algemeen 1-2 dagen om een ​​resultaat te krijgen, is duur en vereist speciale laboratoriumapparatuur en opgeleid personeel. Daarentegen zijn snelle antigeentests snel (15-30 minuten) en kunnen mensen ze thuis zonder training nemen. Ze missen echter gevoeligheid, wat soms resulteert in vals-negatieven. Ook gebruiken de tests antilichamen tegen SARS-CoV-2 voor detectie, die niet bestand zijn tegen grote temperatuur- en pH-bereiken. Marloes Peeters en Jake McClements van Newcastle University, Francesco Canfarotta van MIP Diagnostics, en collega’s wilden een goedkope, snelle, robuuste en zeer gevoelige COVID-19-test maken die moleculair ingeprinte polymeer nanodeeltjes (nanoMIP’s) gebruikt in plaats van antilichamen.

De onderzoekers maakten nanoMIP’s tegen een klein fragment, of peptide, van het SARS-CoV-2-spike-eiwit door moleculaire afdrukken of schimmels in de nanodeeltjes te creëren. Deze bindingsholten op nanoschaal hadden een geschikte grootte en vorm om het ingeprinte peptide en dus het gehele eiwit te herkennen en te binden. Ze bevestigden de nanodeeltjes die het sterkst aan het peptide bonden aan geprinte elektroden. Nadat ze hadden aangetoond dat de nanoMIP’s SARS-CoV-2 konden binden, ontwikkelden ze een 3D-geprint prototype-apparaat dat de binding van het virus detecteert door veranderingen in temperatuur te meten.

Toen het team monsters van zeven nasofaryngeale uitstrijkjes van patiënten aan het apparaat toevoegde, stroomde de vloeistof over de elektrode en ontdekten de onderzoekers een temperatuurverandering voor monsters die eerder positief waren getest op COVID-19 door RT-PCR. De test vergde slechts 15 minuten en voorlopige resultaten gaven aan dat het een 6000 keer lagere hoeveelheid SARS-CoV-2 kon detecteren dan een commerciële snelle antigeentest. In tegenstelling tot antilichamen waren de nanoMIP’s bestand tegen hoge temperaturen – wat de test een langere houdbaarheid zou geven in warme klimaten – en een zure pH – waardoor het nuttig zou kunnen zijn voor het monitoren van SARS-CoV-2 in afvalwater- en speekselmonsters. Om echter te bewijzen dat de test een lager percentage fout-negatieven heeft dan bestaande snelle antigeentests, moet deze op veel meer patiëntenmonsters worden getest, zeggen de onderzoekers.