Kan sommerfuglevinger hjælpe med at opdage COVID-19 hurtigere?

Et internationalt hold, ledet af Swinburne University of Technology og Australian National University (ANU), har gjort en banebrydende opdagelse, der potentielt kan føre til hurtigere, mere nøjagtige molekylære eller virustests, herunder for COVID-19.

Forskerne blev inspireret af, hvordan lys er koncentreret i sommerfuglevinger og har opdaget en ny måde at koncentrere lys på en chip, som har et stærkt potentiale for molekylær eller virusdetektion.

Teamet ledes i fællesskab af direktør for Swinburne's Center for Translational Atomaterials, Professor Baohua Jia, og leder af ANU's ikke-lineære fysikcenter, Fornemme professor Yuri Kivshar. Sammen, de har løst en af ​​de mest vedvarende udfordringer i studiet og konstruktionen af ​​lys på nanoskala (kendt som nanofotonik):lysfeltforbedring på nanoskala. I bund og grund, hvordan man producerer enorm lysenergi i en minimal skala.

Deres opdagelse gør det muligt at skabe ultrakompakte sensorchips. Disse er på størrelse med 100 mikron (til sammenhæng, det er på størrelse med et hårstrå) med hidtil uset følsomhed til at opdage patogener.

Det giver enorme fordele, herunder hurtigere og mere præcis molekylær detektion i blod og spyt. Dette ville i høj grad forbedre vores evne til at teste og spore vira, reducerer risikoen for samfundsoverførsel af smitsomme vira. Og, det kan også spille en vigtig rolle i forebyggende sundhed ved at revolutionere, hvordan overskydende sukker og andre anomalier i blodet opdages.

Sommerfugle vinger, som inspirerede til gennembruddet, består af tusindvis af lag af bittesmå skæl. Når lys rammer en sommerfuglevinge, det rejser gennem disse lag, og hvert lag har en koncentrerende effekt.

"Vi bør altid lære af naturen. I dette arbejde, naturinspireret innovation skaber løsningen på denne udfordring, " siger den ærede professor Yuri Kivshar fra ANU, som ledte forskningen sammen med professor Baohua Jia fra Swinburne.

Så, forskerne gik i gang med at designe og fremstille en nanofotonisk chip, der efterlignede strukturen af ​​en Bicyclus sommerfuglevinge. 3D laser nanoprinting fandt sted i Swinburnes Advanced Manufacturing and Design Centre. Med chippen i hånden, de afsatte en testprøve ovenpå og fandt ud af, at de havde opnået det umulige:de havde afsløret en måde at manipulere rum og tid for at koncentrere lyset præcist, som de havde lyst.

Fordi koncentreret lys har magten til at opfange færre patogene celler, det betyder, at alt kan skaleres helt ned - ventetider, prøvestørrelser og testmaterialer. Med mindre spild, det er også en bæredygtig vinder.

"Vi tror, ​​at dette gennembrud vil bringe nye muligheder og muligheder ind i hele dette felt, "Dr. Yao Liang, den første forfatter til denne undersøgelse, tilføjer.

"Vi er glade for, at vi har gjort "den umulige mission" på dette område, " siger Dr. Han Lin.

"Vi ser frem til at udvikle flere applikationer baseret på denne teknologi i den nærmeste fremtid, " tilføjer professor Baohua Jia.