Onderzoekers ontwikkelen snelle, zeer nauwkeurige test om virussen zoals SARS-COV-2 . te detecteren

Onderzoekers van de University of Central Florida hebben een apparaat ontwikkeld dat virussen zoals SARS-COV-2 in het lichaam even snel en nauwkeuriger detecteert als de huidige, veelgebruikte snelle detectietests.

De optische sensor maakt gebruik van nanotechnologie om virussen binnen enkele seconden nauwkeurig te identificeren aan de hand van bloedmonsters. Onderzoekers zeggen dat het apparaat met 95% procent nauwkeurigheid kan zien of iemand een virus heeft, een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de huidige snelle tests waarvan experts waarschuwen dat deze een lage nauwkeurigheid kunnen hebben. Testen op virussen is belangrijk voor een vroege behandeling en om de verspreiding ervan tegen te gaan.

De resultaten worden gedetailleerd beschreven in een nieuwe studie in het tijdschrift Nano-letters.

De onderzoekers testten het apparaat met monsters van het Dengue-virus, een door muggen overgebrachte ziekteverwekker die Dengue-koorts veroorzaakt en een bedreiging vormt voor mensen in de tropen. De technologie kan echter gemakkelijk worden aangepast om andere virussen te detecteren, zoals SARS-COV-2, zegt co-auteur van het onderzoek Debashis Chanda, een professor in het NanoScience Technology Center van UCF.

“De gevoelige optische sensor, samen met de snelle fabricagebenadering die in dit werk wordt gebruikt, belooft de vertaling van deze veelbelovende technologie naar elke virusdetectie, inclusief SARS-COV-2 en zijn mutaties, met een hoge mate van specificiteit en nauwkeurigheid”, zegt Chanda. “Hier hebben we een geloofwaardige techniek gedemonstreerd die PCR-achtige genetische codering en optica op een chip combineert voor nauwkeurige virusdetectie rechtstreeks uit bloed.”

Het apparaat komt nauw overeen met de nauwkeurigheid van de gouden standaard PCR-gebaseerde tests, maar met bijna onmiddellijke resultaten in plaats van resultaten die enkele dagen duren om te ontvangen. De nauwkeurigheid is ook een significante verbetering ten opzichte van de huidige snelle antigeentests waarvan de Amerikaanse Food and Drug Administration en de Amerikaanse Centers for Disease Control hebben gewaarschuwd dat ze onnauwkeurige resultaten kunnen opleveren als de virale ladingen laag zijn of de testinstructies niet correct worden opgevolgd.

Het apparaat werkt door gebruik te maken van gouden patronen op nanoschaal die de handtekening van het virus weerspiegelen dat het in een bloedmonster moet detecteren. Verschillende virussen kunnen worden gedetecteerd door verschillende DNA-sequenties te gebruiken die zich selectief op specifieke virussen richten.

De sleutel tot de prestaties van het apparaat is dat het virussen rechtstreeks uit bloedmonsters kan detecteren zonder dat monstervoorbereiding of zuivering nodig is, waardoor de test wordt versneld en de nauwkeurigheid wordt verbeterd.

“Een overgrote meerderheid van biosensordemonstraties in de literatuur maakt gebruik van bufferoplossingen als testmatrix om de doelanalyt te bevatten”, zegt Chanda. “Deze benaderingen zijn echter niet praktisch in real-life toepassingen, omdat complexe biologische vloeistoffen, zoals bloed, die de beoogde biomarkers bevatten, de belangrijkste bron zijn voor detectie en tegelijkertijd de belangrijkste bron van eiwitvervuiling die leidt tot sensorfalen.”

De onderzoekers bevestigden de effectiviteit van het apparaat met meerdere tests die verschillende virusconcentratieniveaus en oplossingsomgevingen gebruikten, inclusief die met de aanwezigheid van niet-doelwitvirusbiomarkers.

Abraham Vazquez-Guardado, de hoofdauteur van de studie en een postdoctoraal onderzoeker aan de Northwestern University die als doctoraalstudent in het laboratorium van Chanda aan het onderzoek werkte, zegt enthousiast te zijn over het potentieel.

“Hoewel er eerder optische biosensing-demonstraties zijn geweest in menselijk serum, vereisen ze nog steeds een offline complexe en toegewijde monstervoorbereiding die wordt uitgevoerd door bekwaam personeel – een product dat niet beschikbaar is in typische point-of-care-toepassingen”, zegt Vazquez-Guardado. “Dit werk demonstreerde voor het eerst een geïntegreerd apparaat dat plasma van het bloed scheidde en het doelvirus detecteert zonder enige voorbewerking met potentieel voor praktisch gebruik in de nabije toekomst.”

Chanda zegt dat de volgende stappen voor het onderzoek bestaan ​​uit het aanpassen van het apparaat om meer virussen te detecteren.