Forskere udvikler quantum dot smartphone-enhed til at diagnosticere og spore COVID-19

Forskere ved Donnelly Center i samarbejde med Sunnybrook Health Sciences Centre, Folkesundhed Ontario, og Mt. Sinai Hospital har udviklet en diagnostisk test, der gør brug af et smartphone-kamera til at overvåge og spore COVID-19-patienter.

Denne konstatering kunne væsentligt forbedre behandlingstiden og effektiviteten for diagnosticering af infektionssygdomme, både for COVID-19 og senere. Forskningen er offentliggjort i det seneste nummer af Nano bogstaver .

"Målet med undersøgelsen er at gøre COVID-19 antistoftest mere tilgængelige." sagde Johnny Zhang, en ph.d. kandidat ved Institut for Biomedicinsk Teknik og Institut for Kemi, og en af ​​de første forfattere til denne publikation. "Slutresultatet er, at patienterne kan tage en selvdiagnose for COVID-19 med deres telefon, og at data umiddelbart kan tilgås digitalt af medicinske fagfolk."

I en traditionel arbejdsgang til diagnosticering af infektionssygdomme, den kliniske prøve er opnået fra patienten, sendt til et laboratorium til diagnostisk testning, og resultatet distribueres til klinisk personale til beslutningstagning. Disse processer er ofte løsrevet i drift og har en lang gennemløbstid.

Forskerne konstruerede kvantepunktstregkodede mikroperler og en sekundær etiket til at søge efter antistoffer mod COVID-19-antigen i patientens blod. At finde antistofferne fører til en ændring i mikrokugleemissionsfarve.

Perlerne indlæses derefter i enheden, "aktiveret" med en laser, og signalet afbildes ved hjælp af et smartphone-kamera. En app er designet til at behandle billedet for at identificere perlens emissionsændring. Til sidst, dataene fortolkes og transmitteres eksternt over hele verden til dataindsamling og beslutningstagning.

"Det smukke ved systemet er, at alt er integreret i en bærbar enhed." sagde Zhang.

Denne teknologi, hvorved quantum dot microbead-detektion kan måle minimale mængder af vigtige biomarkører i blod, har været under udvikling de sidste 10 år.

"Vi ønskede virkelig at forbedre ydeevnen og anvendeligheden af ​​teknologien denne gang, " sagde Ayden Malekjahani (BME Ph.D.-kandidat), den anden medførsteforfatter af denne undersøgelse.

"At være i stand til at detektere spor af mål hos patienter er ikke nok. Vi ønskede at tilføje flere funktioner til enheden. Vi designede enheden til samtidig at detektere flere antistoffer fra forskellige prøvetyper, så hver testkørsel er spækket med information. Resultaterne uploades derefter til et online dashboard, hvor læger og offentligheden kan se tendenser i realtid."

Forskerne testede denne enhed med niogfyrre patientblodprøver, hvor der var forskellige grader af COVID-19-infektion, og var i stand til at opnå 84-88 % følsomhed. Selvom dette resultat ikke er så højt som traditionelle tests, er det stadig cirka tre gange højere end lateral flow-assays, som i øjeblikket er de mest almindeligt tilgængelige bærbare antistoftests.

Dette resultat betyder også, at påvisning af COVID-19-antistof nu kan udføres uden for de centraliserede faciliteter uden et stort fald i nøjagtigheden.

Denne forskning var et samarbejde med Public Health Ontario, Sunnybrook Hospital og Mount Sinai Hospital, hvor kliniske prøver blev leveret til forskerne for at teste og evaluere dette nye system.

"Denne enhed kan være en game-changer i den måde, vi overvåger spredningen af ​​infektionssygdomme og en patients reaktion på vacciner." sagde Warren Chan, Direktør ved Institute of Biomedical Engineering og Donnelly Center-forsker, der ledede forskningen.