Forskere udvikler metalforstærkede fluorescensprober til påvisning af influenza A-virus
Tilbagevendende influenzaepidemier, såsom den under Første Verdenskrig, Mellemøstens respiratoriske syndrom coronavirus (MERS-CoV)-udbruddet i 2010'erne og COVID-19-pandemien i de senere år har gjort det klart, at smitsomme virussygdomme i luftvejene ofte forårsager en optræden i menneskets histories tidslinje.
Tættere befolkninger, tæt kontakt under transport og forbedringer i forbindelsen har øget spredningshastigheden af sådanne virusinfektioner betydeligt.
For at minimere viral transmission og masseinfektion er hurtige diagnostiske test, der kan detektere og identificere vira, afgørende for effektiv isolering og behandling af inficerede patienter. I de senere år har fluorescensbaseret lateral flow immunoassay (LFI) vundet popularitet som et diagnostisk værktøj til virusdetektion.
Det er en platform til hurtig virusdetektion, som bruger molekyler, der lyser under særlige lysforhold i nærvær af en viral belastning. Denne detektionsplatforms ydeevne er dog begrænset på grund af flere problemer relateret til detektionsfølsomhed.
I en nylig undersøgelse har et team af forskere ledet af professor Min-Gon Kim fra Institut for Kemi ved Gwangju Institute of Science and Technology nu påvist, at disse fluorescensbaserede LFI'er, når de forstærkes af guld nanorod (GNR)-baserede prober , kunne nøjagtigt og hurtigt detektere et influenzavirusprotein uden behov for komplekst diagnostisk laboratorieudstyr.
Deres arbejde blev gjort tilgængeligt i ACS Nano .
Holdet udviklede Cy5-mSiO2 @GNR-sonder med kerne-skal nanostrukturer til LFI-platformen. Disse sonder består af en GNR-kerne, en mesoporøs silicaskal (mSiO2 ) og det fluorescerende molekyle cyanin 5 (Cy5). Dette nye biosensing-system omgår almindelige problemer forbundet med fluorescens-baseret LFI, såsom fotoblegning af fluoroforer og lave kvanteudbytter, ved at udnytte metalforstærket fluorescens (MEF).
"Platformen udviklet af os bruger et fænomen, hvor lys-stof-interaktioner i nærheden af metalnanopartikler giver anledning til en plasmonisk effekt, der producerer en stærk fluorescens. Nøglefaktorerne, der dikterer denne effekt, er afstanden og den spektrale overlapning af metallet og fluoroforen. i MEF-systemet," forklarer prof. Kim.
Holdet udsatte derefter Cy5-mSiO2 @GNR sonderer til en række teoretiske og eksperimentelle tests for at undersøge afhængigheden af fluorescensadfærd på afstanden mellem GNR og Cy5 ved at justere tykkelsen af mSiO2 skal. De fandt ud af, at en tykkelse på 10,3 nm var optimal for skallen og satte derfor MEF-systemets morfologiske tilstand for at opnå en forbedret fluorescenseffekt.
Desuden demonstrerede de anvendeligheden af optimerede MEF-prober ved at inkorporere det på en LFI-platform til påvisning af influenza A-virus (IAV). På grund af den forbedrede fluorescens var MEF-LFI-systemet i stand til at detektere IAV selv ved meget lave koncentrationer på 1,85 pfu mL -1 inden for 20 minutter.
Det viste også høj specificitet over for IAV, selv i nærvær af andre vira, såsom MERS-CoV og COVID-19-virussen. Desuden var dette biosensing-system i stand til at identificere IAV fra kliniske patientprøver med en bemærkelsesværdig nøjagtighed på mere end 99 %.
Prof. Kim understreger det fremtidige potentiale af denne platform og tilføjer:"Resultaterne af denne forskning kan ikke kun transformere hurtige test i sundhedsvæsenet, men dens omfang kan også udvides til andre former for biomolekylediagnostik med det ultimative mål at forbedre folks livskvalitet."
Den nye Cy5-mSiO2 @GNR-baseret LFI-platform kan faktisk være et kraftfuldt diagnostisk værktøj til tidlig påvisning og screening af IAV og andre vira, selv under nødsituationer.
Flere oplysninger: Donggu Hong et al., Plasmonisk tilgang til fluorescensforbedring af mesoporøs silica-coated guld nanorods til højsensitiv influenza A-virusdetektion ved hjælp af Lateral Flow Immunosensor, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02651
Journaloplysninger: ACS Nano
Leveret af Gwangju Institute of Science and Technology
Varme artikler
-
Ikke-brændbar grafenmembran udviklet til sikker masseproduktionDenne visualisering viser lag af grafen, der bruges til membraner. Kredit:University of Manchester University of Arkansas forskere har opdaget en enkel og skalerbar metode til at omdanne grafenoxi -
Forskere bruger NanoVelcro og temperaturkontrol til at udtrække tumorceller fra blodEnheden, udviklet på UCLA, gør det muligt for forskere at kontrollere blodets temperatur - som kaffehuse ville gøre med en espressomaskine - til at fange og frigive kræftcellerne under optimale forhol -
Får kvanteprikker til at lyse lysereEksperimentelle set-up forskere brugte til at analysere adfærden af kvanteprikker placeret på metaloxider. En laser belyste kvanteprikkerne for at få dem til at lyse, og et spektrometer blev brugt t -
Flat bor er en superlederElektroner med modsat momenta og spins parres via gittervibrationer ved lave temperaturer i todimensionel bor og giver det superledende egenskaber, ifølge ny forskning af teoretiske fysikere ved Rice