Questo dispositivo telefonico può testare il Covid-19 in meno di un'ora
Le nanobiglie magnetiche programmate abbinate a un cellulare standard e uno strumento diagnostico plug-in possono diagnosticare COVID-19 in 55 minuti o meno, riferiscono i ricercatori. (Credito: Jeff Fitlow / Rice)

Con l'aiuto di nanobead magnetiche programmate, uno strumento diagnostico che si collega a un telefono disponibile in commercio può diagnosticare COVID-19 in 55 minuti o meno.

Il chip microfluidico delle dimensioni di un francobollo misura la concentrazione della proteina nucleocapside (N) SARS-CoV-2 nel siero del sangue da una puntura standard del dito. Le nanobeads si legano alla proteina SARS-CoV-2 N, un biomarcatore per COVID-19, nel chip e lo trasportano a un sensore elettrochimico che rileva quantità minime del biomarcatore.

I ricercatori affermano che il loro processo semplifica la gestione dei campioni rispetto a quelli basati su tamponi Test PCR che sono ampiamente utilizzati per diagnosticare COVID-19 e devono essere analizzati in laboratorio.

"La cosa fantastica di questo dispositivo è che non richiede un laboratorio", afferma Peter Lillehoj, professore associato di ingegneria meccanica presso la Rice University. "È possibile eseguire l'intero test e generare i risultati presso il sito di raccolta, la clinica sanitaria o persino una farmacia. L'intero sistema è facilmente trasportabile e facile da usare. "


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La ricerca appare nel diario Sensori ACS.

Lillehoj e la studentessa laureata e autrice principale Jiran Li hanno approfittato degli strumenti di biosensori esistenti e li hanno combinati con la propria esperienza nello sviluppo di una semplice diagnostica, come un cerotto con microago introdotto l'anno scorso per la diagnosi malaria.

Il nuovo strumento si basa su uno schema di rilevamento leggermente più complesso ma fornisce risultati quantitativi accurati in un breve lasso di tempo. Per testare il dispositivo, il laboratorio si è affidato a campioni di siero donati da persone sane e altri positivi per COVID-19.

Lillehoj afferma che un'incubazione più lunga produce risultati più accurati quando si utilizza il siero intero. Il laboratorio ha scoperto che 55 minuti erano una quantità di tempo ottimale per il microchip per rilevare la proteina SARS-CoV-2 N a concentrazioni fino a 50 picogrammi (miliardesimi di grammo) per millilitro in siero intero. Il microchip potrebbe rilevare la proteina N in concentrazioni ancora più basse, a 10 picogrammi per millilitro, in soli 25 minuti diluendo il siero di cinque volte.

Accoppiato con un telefono Google Pixel 2 e un potenziostato plug-in, il dispositivo potrebbe fornire una diagnosi positiva con una concentrazione a partire da 230 picogrammi per il siero intero.

"Esistono procedure standard per modificare le sfere con un anticorpo che prende di mira un particolare biomarcatore", afferma Lillehoj. "Quando li combini con un campione contenente il biomarcatore, in questo caso la proteina SARS-CoV-2 N, si legano insieme".

Un tubo capillare viene utilizzato per fornire il campione al chip, che viene quindi posizionato su un magnete che tira le sfere verso un sensore elettrochimico rivestito con anticorpi di cattura. Le perle si legano alla cattura anticorpi e generare una corrente proporzionale alla concentrazione di biomarcatore nel campione.

Il potenziostato legge quella corrente e invia un segnale alla sua app del telefono. Se non sono presenti biomarcatori COVID-19, le sfere non si legano al sensore e vengono lavate via all'interno del chip.

Lillehoj afferma che non sarebbe difficile per l'industria produrre i chip microfluidici o adattarli ai nuovi ceppi COVID-19 se e quando ciò si renderà necessario.

Informazioni sugli autori

Il National Institutes of Health, la National Science Foundation e il Fondo di ricerca COVID-19 della Rice University hanno sostenuto la ricerca. -

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