Существующие методы обнаружения и диагностики COVID-19 либо дороги и сложны, либо неточны. Теперь ученые из Института науки и технологий Кванджу разработали новую биосенсорную платформу для обнаружения и количественного определения вирусных частиц с использованием простого оптического микроскопа и белков антител. Их универсальный подход, основанный на замедлении света, может проложить путь к новым диагностическим инструментам и платформам обнаружения следующего поколения, которые будут быстрыми, точными и недорогими.
Несмотря на все плохие новости, которые пандемия COVID-19 принесла миру, она помогла нам лучше понять нашу готовность противостоять очень заразным заболеваниям. Наборы экспресс-тестов и ПЦР-тестирование быстро стали важными инструментами, когда разразилась пандемия, помогая своевременно ставить диагнозы. Однако эти инструменты имеют присущие им ограничения. ПЦР-тесты сложны и требуют дорогостоящего оборудования, а экспресс-тесты имеют меньшую точность.
На этом фоне исследовательская группа под руководством профессора Ён Мин Сон из Института науки и технологий Кванджу в Корее недавно разработала новый метод, позволяющий легко визуализировать вирусы с помощью оптического микроскопа. Недавнее исследование подробно объясняет принцип работы их платформы обнаружения, называемой «платформой иммуноанализа Жира-Турнуа» (GTIP). Эта статья была размещена в Интернете 22 марта 2022 г. и опубликована в журнале Advanced Materials 26 марта 2022 г.
Ключевым элементом GTIP является «резонансная структура» Жира-Турнуа, пленка, состоящая из трех слоев определенных материалов, которые создают своеобразное оптическое явление, называемое «медленным светом». Из-за того, что падающий свет перед отражением отражается внутри резонансных слоев, цвет платформы, видимый через оптический микроскоп, кажется очень однородным. Однако вирусные частицы нанометрового размера влияют на резонансную частоту GTIP в непосредственной близости от них, замедляя свет, который отражается вокруг них. «Медленный свет» проявляется в ярком изменении цвета в отраженном свете, так что при рассмотрении в микроскоп скопления вирусных частиц выглядят как «островки» другого цвета по сравнению с фоном.
Чтобы гарантировать, что их система обнаруживает только частицы коронавируса, исследователи покрыли верхний слой GTIP белками антител, специфичными для SARS-CoV-2. Интересно, что система не только позволяла обнаруживать вирусные частицы, но и, используя методы колориметрического анализа, исследователи могли даже эффективно определять количество вирусных частиц, присутствующих в различных областях образца, в зависимости от цвета локально отраженного света.
Общая простота дизайна является одним из основных преимуществ GTIP. Как объясняет профессор Сонг, «по сравнению с существующими методами диагностики COVID-19 наш подход позволяет быстро обнаруживать и количественно определять SARS-CoV-2 без необходимости дополнительной обработки образцов, такой как амплификация и маркировка». Учитывая, что оптические микроскопы доступны в большинстве лабораторий, метод, разработанный группой, может стать ценным и повсеместным инструментом диагностики и исследования вирусов.
Кроме того, GTIP не ограничивается обнаружением вирусов и строго не зависит от антител; любой другой связующий агент также работает, помогая визуализировать все виды частиц, которые взаимодействуют со светом.«Наша стратегия может быть применена даже для динамического мониторинга целевых частиц, распыляемых в воздухе или рассеянных на поверхностях. Мы считаем, что этот подход может стать основой для биосенсорных платформ следующего поколения, обеспечивающих простое, но точное обнаружение», - заключает профессор Сонг..