یک آزمایش نانوت فنی طلای ۲ دلاری که در عرض چند دقیقه بیماری های کشنده را تشخیص می دهد

در یک مطالعه جدید ، محققان نشان می دهند که این آزمایش می تواند ویروس را که باعث CoviD-19 با دقت واضح می شود ، تشخیص دهد و این امر به صراحت می تواند آن را از سایر عفونت ها متمایز کند.

دستگاه تشخیصی جدید ، به نام NASRED (نانوپراکاک از شناسایی سریع الکترونیکی پشتیبانی می شود) ، می تواند ساده و به اندازه کافی منتقل شود تا تقریباً در هر نقطه از کلینیک های دوردست روستایی تا بیمارستانهای شهری فشرده مورد استفاده قرار گیرد. این وسیله نقلیه دقت کیفیت آزمایشگاه را بدون تجهیزات گران قیمت ارائه می دهد و نیازی به آموزش ویژه ندارد ، که این امکان را برای تغییر بازی های بهداشت عمومی فراهم می کند.

چائو وانگ ، نویسنده اصلی مطالعه جدید ، می گوید: “ما سرعت و سهولت استفاده از آزمایش سریع آنتی ژن را با حساسیت بهتر از آزمایشات مبتنی بر آزمایشگاه داریم.” “دستیابی به این هدف دشوار است.”

وانگ مرکز طراحی مولکولی و بیودز طراحی زیستی و دانشکده مهندسی الکتریکی ، رایانه و انرژی ASU است. محققان ASU Yeji Choi ، Seyedsina Mirjalili ، Ashif Ikbal ، Sean McClure ، Maziyar Kalateh Mohammadi ، Scott Clemens ، Jose Solano ، John Heggland ، Zhang and Jiawe Zuo.

این تحقیق در شماره فعلی مجله گنجانده شده است AC Nanoبشر

گسترش بیماری های عفونی را متوقف کنید

بیماریهای عفونی یکی از کشنده ترین تهدیدهای بشریت است و باعث درد چشمگیر و آسیب های اقتصادی به جهان می شود. در مجموع ، بیماریهای عفونی هر سال بیش از ۱۰ میلیون کشته در سراسر جهان ایجاد می کنندجدید و این عامل اصلی مرگ در کشورهای کم درآمد است.

براساس مطالعه ای که در کیفیت و امنیت UNJ منتشر شده است ، ۸۰۰۰۰۰ آمریکایی هر ساله به دلیل خطاهای تشخیصی از بین می روند یا به طور دائم معلول می شوند. بیشتر این موارد شامل عفونت یا حوادث عروقی است که در صورت گرفتار شدن زود هنگام قابل درمان است.

در بسیاری از کشورهای کم و متوسط ، دسترسی به آزمایش تشخیصی قابل اعتماد محدود یا وجود ندارد. تجهیزات گران قیمت ، کمبود پرسنل تحصیل کرده و زمان بازگشت طولانی به تشخیص تأخیر یا از دست رفته کمک می کند – معمولاً با نتایج کشنده.

یک آزمایش سریع ، مقرون به صرفه و قابل حمل ، مانند NASRED ، در سطح جهان به کارکنان بهداشت و درمان اجازه می دهد تا عفونت ها را زود تشخیص دهند و قبل از اینکه شیوع آنها از کنترل خارج شود ، پاسخ دهند.

“بیماری ها در بسیاری از نقاط جهان از جمله ایالات متحده در حال گسترش است ، اما معمولاً افراد مورد آزمایش قرار نمی گیرند – حتی برای چیزی مانند HIV. در حالت ایده آل ، شما می خواهید آنها را مرتباً آزمایش کنید تا زودتر از این عفونت ها را بگیرید.” “به عنوان مثال ، افرادی که از داروهای تزریق استفاده می کنند در معرض خطر بیشتری برای HIV یا HCV قرار دارند ، اما ممکن است آنها در خیابان ها زندگی کنند و دستیابی به آنها دشوار است. اگر ما به طور مداوم آنها را آزمایش نکنیم ، می توانیم فرصت مداخله را از دست بدهیم تا زمانی که درمان آنها بسیار دشوارتر از بیماری کبد ایجاد شود.”

تشخیص چشمگیر طلا

در مرکز آزمایش جدید ، نانوذرات طلای کوچک وجود دارد که برای تشخیص مقدار کمی از پروتئین های مرتبط با بیماری طراحی شده اند. محققان این نانوذرات را با مولکول های خاص طراحی شده اند که برای تشخیص برخی بیماری ها طراحی شده اند.

برخی از نانوذرات دارای آنتی بادی هستند ، مولکول های کوچک مانند آهن ربا در حال حرکت هستند. آنتی بادی ها هنگام آلوده شدن به بدن به پروتئین های آزاد شده توسط ویروس ها یا باکتری ها پایبند هستند. نانوذرات دیگر آنتی ژن ها را حمل می کنندجدید بخش هایی از پروتئین که مستقیماً از ویروس ها یا باکتری ها گرفته می شوند. آنها به طور طبیعی آنتی بادی های تولید شده توسط بدن را برای مبارزه با عفونت ها جذب می کنند.

پس از پوشش ، این نانوذرات با بدن کوچکی از مایعات بدن مانند قطره خون ، بزاق یا مایع بینی ترکیب می شوند. در صورت بروز بیماری ، بیشتر غرق های نانوذرات در زیر لوله. اگر بیماری وجود نداشته باشد ، در امتداد مایع آویزان خواهد ماند.

دستگاه nasred در حال مرور یک پرتوی نور LED کوچکتر از مایع بالای لوله است. این تیم یک آشکارساز الکترونیکی ویژه ساخت که تشخیص می دهد چقدر نور از لوله دریافت می کند. نور بیشتر به این معنی است که نانوذرات به پایین غرق می شوند و مایعات فوقانی را با وضوح بیشتری می گذارند ، یعنی بیماری وجود دارد.

درست ، در دسترس و مقرون به صرفه

دستگاه آنقدر حساس است که حتی وقتی فقط چند صد مولکول در یک نمونه مایع کوچک وجود داشته باشد ، می تواند بیماری را تشخیص دهد – تنها بخشی از یک قطره واحد. این غلظت تقریباً ۱۰۰۰۰۰ برابر کمتر از آزمایشات آزمایشگاهی استاندارد است.

علاوه بر قول خود ، قابلیت حمل و دریافت Nasred است. استانداردهای طلای موجود برای آزمایش مانند PCR یا ELISA به تجهیزات گران قیمت و تکنسین های آموزش دیده نیاز دارد. NASRED جمع و جور و کاربر دوستانه است. محققان ۲ دلار از هر هزینه آزمون را تخمین می زنند و آن را برای استفاده در منابع کم یا مکان های از راه دور ایده آل می کنند.

NASRED پتانسیل پر کردن شکاف تشخیصی بحرانی را برای بیماری هایی که تشخیص زود هنگام دشوار است ، مانند هپاتیت C ، HIV یا Lyme است. علاوه بر این ، شیوع کم فقط برای شیوع شیوع پرخاشگرانه امیدوار کننده است. چنین بیماری هایی معمولاً تشخیص داده نمی شوند زیرا انجام آزمایش آزمایشگاهی فقط برای یک یا دو بیمار هزینه ندارد. Nasred با ارائه یک آزمایش بسیار حساس که بلافاصله و اقتصادی در نقطه نگهداری کار می کند ، این شکاف را پر می کند.

NASRED در حال حاضر برای چرخش و مخلوط کردن نمونه ها به دستگاه های کوچک و نیمکت نیاز دارد ، در حالی که محققان در تلاشند تا روند را به حداقل برسانند و به طور خودکار انجام دهند. با توسعه مداوم ، فناوری می تواند یک آزمایش مناسب در خانه باشد ، مشابه تست های سریع COVID-19 موجود. با این حال ، این حساسیت بسیار عالی و برنامه های گسترده تری خواهد داشت.

یک جهش مهم در تشخیص

NASRED به طور قابل توجهی از استانداردهای تشخیصی موجود فراتر می رود. مطالعه جدید نشان می دهد که NASRED حدود ۳۰۰۰ برابر حساس تر از ELISA است ، به ۱۶ برابر حجم نمونه کمتر نیاز دارد و نتایج را حدود ۳۰ برابر سریعتر ارائه می دهد.

نسخه قبلی فناوری ابولا را در یک نمونه خون کوچک تشخیص داد. “ما حساسیت را به آتوموها به دامنه فناوری جدید سوق دادیم.” می گوید این مانند تشخیص یک قطره جوهر در ۲۰ استخر المپیک است.

این فناوری امیدوار است که بارهای ویروسی را از مایعات بدن بدون آماده سازی نمونه پیچیده مورد استفاده در روشهای مبتنی بر PCR تشخیص دهد. در پیش آزمون هایی با ذرات کرونوویروس واقعی ، با Abbott ID به حساسیت های قابل مقایسه ای رسیده است ، یک آزمایش مولکولی محبوب برای بسیاری از بیماری ها مانند NASRED ، COVID-19.

وانگ می گوید: “یکی از جنبه های قدرتمند سنسور ما این است که بسیار مدولار باشیم.” “نانوذرات به ما این امکان را می دهد تا به راحتی در پروتئین های مختلف مبادله کنیم و به همان سکو برای بسیاری از بیماری های مختلف اقتباس می شود. این رویکرد در تحقیقات ما در مورد سموم شیگا تولید کننده E. coli و نشانگرهای سرطان ، تحقیقات آلزایمر در مورد آتش آفریقا نشان داده است.”

وانگ اخیراً جایزه پیشرو در حال توسعه را برای بنیاد آقای منطقه Lyme دریافت کرده و از حساسیت و قابلیت حمل این فناوری جدید برای تشخیص عفونت اولیه Lyme استفاده خواهد کرد.

با توسعه فناوری ، طیف وسیعی از برنامه ها می توانند فراتر از بیماری های عفونی گسترش یابد. تشخیص زودرس سرطان ها ، نظارت بر زمان واقعی بیماریهای مزمن و نظارت پیشرفته تهدیدات بهداشت عمومی می تواند حاصل شود.