A equipe da Fudan University desenvolveu um novo equipamento, a detecção de ácido nucleico leva apenas 5 minutos
Agora que a nova epidemia de pneumonia da coroa não terminou, para viajar normalmente, os testes de ácido nucleico se tornaram comuns. Atualmente, a detecção de ácido nucleico do novo coronavírus usa principalmente swabs nasofaríngeos, usando PCR quantitativo de fluorescência, ou seja, tecnologia de reação em cadeia da polimerase (PCR), e o tempo de detecção geralmente é de 2 a 24 horas.
▲Foto de: Governo Popular da Província de Zhejiang
A crescente demanda por viagens e a epidemia em curso, que não é um tempo de teste curto, pressionam bastante o teste de ácido nucleico do novo coronavírus. Portanto, no caso de garantir a precisão dos resultados, é necessário tornar a detecção mais rápida.
Recentemente, a equipe de pesquisa da Universidade Fudan Liu Yunqi, Wei Dacheng e outros publicaram um resultado de pesquisa na revista "Nature Biomedical Engineering" (uma sub-edição da revista "Nature", Nature Biomedical Engineering). O novo equipamento e método de detecção de coroa desenvolvido pode obter resultados de detecção de ácido nucleico em 5 minutos com maior precisão.
No atual método de detecção de reação em cadeia da polimerase comum (PCR), o ácido nucleico (RNA) do novo coronavírus precisa ser transcrito reversamente em DNA. Portanto, na detecção de ácido nucleico, se a concentração do vírus for muito baixa, isso afetará o precisão dos resultados de detecção.
▲ Foto de: People's Daily Online
O artigo publicado pela equipe de pesquisa da Fudan University mencionou que os sistemas microeletromecânicos (MEMS) são altamente integrados, pequenos, baratos, eficientes e têm viabilidade comercial. Mas os biossensores baseados em MEMS, NEMS e FET lutam para manter a sensibilidade em alguns casos.
Portanto, uma equipe de pesquisa da Fudan University desenvolveu um chip sensor de transistor baseado em MolEMS (Molecular Electromechanical Systems). O MolEMS (Sistema Eletromecânico Molecular) proposto por eles é um microdispositivo que é automontado por moléculas de DNA e acionado por um campo elétrico externo, e pode regular com precisão o processo de reconhecimento molecular e conversão de sinal.
▲MolEMS e MolEMS g-FET, imagem de: Nature Biomedical Engineering
Na prática, a maioria dos biossensores não consegue atingir sensibilidade ultra-alta em fluidos biológicos. A estrutura exclusiva do MolEMS permite uma biodetecção ultraprecisa, permitindo bioreconhecimento eficiente e transdução de sinal, resultando em sensibilidade ultra-alta.
As descobertas também mencionam que o RNA do SARS-CoV-2 (novo coronavírus) tem aproximadamente 30.000 nucleotídeos e que a medição de amostras clínicas teria maior complexidade biológica, variabilidade de paciente para paciente e procedimentos de coleta e preparação de amostras.
A detecção de amostras de ácido nucleico por MolEMS não requer processos complexos e demorados de extração e amplificação de ácido nucleico e pode detectar diretamente o RNA de SARS-CoV-2 em amostras de swab nasofaríngeo. O tempo para diagnosticar o COVID-19 é de cerca de 0,1 a 4 minutos, com uma média de 60 segundos.
Os pesquisadores montaram um sistema de teste COVID-19 usando g-FETs MolEMS para testes no local e no local de atendimento. O sistema de teste consiste no módulo de teste integrado MolEMS g-FET e no sistema principal. Para evitar interferência cruzada entre diferentes amostras, um módulo é usado para testar uma amostra.
▲ Detecção de ácido nucleico SARS-CoV-2, imagem de: Nature Biomedical Engineering
O sistema principal pode ser reutilizado para vários testes simplesmente substituindo o módulo de teste MolEMS. O funcionamento do sistema é dividido em três etapas: A primeira etapa é conectar o módulo de teste ao sistema principal e conectar o computador ou smartphone ao sistema de teste via USB, Wifi ou Bluetooth. O segundo passo é abrir a vedação que cobre o poço PDMS do módulo de teste. A terceira etapa é adicionar a amostra de teste ao poço PDMS e ler os resultados de um computador ou smartphone.
Em termos de resultados de pesquisa, o MolEMS reduz custo, volume e peso e permite operações em nível molecular em comparação com MEMS e NEMS. Além disso, a operação é simples, a sensibilidade e a especificidade são altas e é portátil. A probabilidade de falsos negativos e falsos positivos é extremamente baixa e é mais rápida que o teste de PCR.
▲ Detecção biológica ultra-sensível e estabilidade a longo prazo, imagem de: Nature Biomedical Engineering
O desenvolvimento adicional do sistema portátil permite testes no local e no local de atendimento em aeroportos, clínicas e departamentos de emergência locais e até mesmo em casa. Ajuda a melhorar a eficiência da detecção de ácidos nucleicos e retardar a propagação do vírus.
Notavelmente, o MolEMS também foi desenvolvido para permitir o diagnóstico ultrapreciso de outras doenças em minutos, sem a necessidade de purificação, expansão ou cultura do alvo que normalmente leva horas ou dias. Além do biossensor, os princípios de projeto do MolEMS podem ser usados para projetar outros dispositivos eletromecânicos e sistemas funcionais com maior precisão.
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