Team udvikler en ny nano-biosensor til hurtig påvisning af influenzavirus

Institut for Anvendt Fysik og Interdisciplinær Afdeling for Biomedicinsk Teknik ved Hong Kong Polytechnic University har i fællesskab udviklet en ny nano-biosensor til hurtig påvisning af influenza og andre vira.

PolyUs nye opfindelse anvender en optisk metode kaldet upconversion luminescence resonance energy transfer (LRET) proces til ultrasensitiv virusdetektion. Det involverer enkle operationelle procedurer, reducerer testvarigheden markant fra omkring 1-3 dage til 2-3 timer, hvilket gør det mere end 10 gange hurtigere end traditionelle kliniske metoder. Dens omkostninger er omkring HK$20 pr. prøve, hvilket er 80 % lavere end traditionelle testmetoder. Teknologien kan bruges i vid udstrækning til påvisning af forskellige typer vira, kaste nyt lys over udviklingen af ​​lavpris, hurtig og ultrafølsom påvisning af forskellige vira.

Traditionelle biologiske metoder til påvisning af influenzavirus omfatter genetisk analyse - omvendt transkription-polymerase-kædereaktion (RT-PCR) og enzym-linked immunosorbent assay (ELISA), der anvendes i immunologi. Imidlertid, RT-PCR er dyrt og tidskrævende, mens følsomheden for ELISA er relativt lav. Sådanne begrænsninger gør dem vanskelige for klinisk brug som et frontlinje- og on-site diagnostisk værktøj til virusdetektion, baner vejen for PolyU's udvikling af den nye upconversion nanopartikel biosensor, som anvender luminescerende teknik til virusdetektion.

PolyUs forskere har udviklet en biosensor baseret på selvlysende teknik, der fungerer som to matchende magnetstykker med tiltrækningskraft. Det involverer udviklingen af ​​upconversion nanopartikler (UCNP'er) konjugeret med en probe oligo, hvis DNA basepar er komplementære med det af guld nanopartikler (AuNP'er) influenza virus oligo. I betragtning af den komplementære karakter af DNA-baseparrene af UCNPs probe oligo og AuNPs influenzavirus oligo, de fungerer som to matchende stykker magnet, som ville blive trukket sammen på grund af tiltrækningskraft. Denne proces kaldes også oligohybridisering. Ved at blive belyst af en bærbar nær-infrarød laserpen, UCNP'erne udsender øjensynligt grønt lys, mens AuNP'erne ville absorbere det grønne lys. Man kan nemt kvantificere koncentrationen af ​​det målrettede influenzavirus ved at måle faldet i grønt lysintensitet.

I første omgang, PolyU-forskere har brugt upconversion LRET til ultrasensitiv virusdetektion i væskefasesystem. Forskerholdet har yderligere forbedret følsomheden af ​​den luminescerende detektionsmetode ved at bruge et fastfaset nanoporøst membransystem (NAAO) til virusdetektion. Da NAAO-membranen består af mange hule kanaler, de giver mere plads til oligohybridisering, øger dets følsomhed markant med mere end 10 gange sammenlignet med væskefasesystemet, bevist ved klinisk påvisning ved hjælp af inaktiverede virusprøver.

Ikke alene er designet og betjeningen af ​​PolyU's opfindelse enkel, det kræver ikke dyre instrumenter og sofistikerede operationelle færdigheder, med sin følsomhed sammenlignelig med traditionelle kliniske metoder. I sammenligning med konventionel nedkonvertering luminescerende teknik, det forårsager lav skade på genetiske materialer og inducerer ikke baggrundsfluorescens. Ud over, da hver virus har en unik genetisk sekvens, forskere ville være i stand til at designe en komplementær probe, når den genetiske sekvens af det målrettede virus er kendt. Med andre ord, upconversion LRET-teknologien kan bruges i vid udstrækning til påvisning af forskellige typer vira blot ved at modificere UCNPs-fangstproben.

De relaterede resultater er for nylig blevet offentliggjort i ACS Nano og Lille , to førende tidsskrifter inden for nanomaterialeforskning. Med støtte fra Innovation and Technology Support Programme, forskerholdet vil fortsætte med at forbedre nano-biosensoren til hurtig virusdetektion, hvilket inkluderer at øge dets følsomhed og specificitet, og udvikling af en matrix til påvisning af flere influenzavirus på en enkelt testplatform.