고급 과학 뉴스 | 2020 년 12 월 24 일
테스트 플랫폼은 마이크로 리터 혈액 샘플에서 두 항체의 존재를 식별합니다.Carnegie Mellon University의 연구원들은 코로나19 유행병의 원인이되는 바이러스 인 SARS-CoV-2에 특이적인 항체를 몇 초 내에 감지하는 고급 나노물질기반 바이오센싱플랫폼을 발견했다고 보고했다. 테스트 외에도 플랫폼은 새로운 백신에 대한 환자의 면역반응을 정밀하게 정량화하는 데도 도움이된다.
이 연구결과는 2021. 1월 Advanced Materials 저널에 게재되었다. Carnegie Mellon의 협력자에는 University of Pittsburgh (Pitt)와 UPMC가 포함되었다.
테스트 플랫폼은 아주 적은 양의 혈액 (약 5마이크로 리터)에서 스파이크S1단백질 및 수용체 결합 도메인 (RBD)에 대한 항체를 식별한다. 항체 농도는 매우 낮고 여전히 1피코 몰 (밀리 리터당 0.15 나노 그램) 미만으로 검출 될 수 있다. 이 감지는 휴대형 미세유체장치 내에서 전기 화학적 반응을 통해 이루어지며 결과를 스마트 폰의 간단한 인터페이스로 거의 즉시 전송된다.
“우리는 나노입자 3D프린팅과 같은 최신 재료 및 제조기술을 활용하여 코로나19 항체를 빠르게 감지하는 장치를 만들었다.”라고 카네기멜론 (Carnegie Mellon)의 기계공학부교수 Rahul Panat이 말했다. 그는 연구 범위를위한 특수적층제조기술을 사용한다. 그는 뇌-컴퓨터 인터페이스에서 생체모니터링 장치까지 모든 연구에 사용되는 특수적층제조기술을 사용해왔다.
에어로졸 제트3D프린팅이라고하는 적층제조기술은 테스트 플랫폼의 효율성과 정확성을 책임진다. 작고 저렴한 금 마이크로 기둥 전극은 열적으로 소결되는 에어로졸 방울을 사용하여 나노스케일로 인쇄된다. 이것은 미세기둥의 증가된 표면적과 강화된 전기 화학 반응을 제공하는 거칠고 불규칙한 표면을 야기하여 항체가 전극에 코팅된 항원에 붙을 수 있다. 특정 형상을 통해 미세기둥은 검출을 위해 더 많은 단백질을 로드 할 수 있으므로 매우 정확하고 빠른 결과를 얻을 수 있다.
이 검사는 기기에 사용되는 항체와 항원의 결합반응이 매우 선택적이기 때문에 오류율이 매우 낮다. 연구자들은 이 자연스러운 디자인을 유리하게 활용할 수있었다.
결과는 코로나19 유행 동안 긴급한 시기에 나왔다. “우리의 기술은 백신접종에 대한 면역반응을 정량화 할 수 있기 때문에 현재 환경에 매우 중요하다.”라고 Panat는 말했다.
Panat는 UPMC 힐만암센터의 암바이러스학 프로그램리더이자 피츠버그 대학미생물학분자 유전학교수 인 Shou-Jiang Gao와 협력했다. Panat의 Advanced Manufacturing and Materials Lab의 연구원 Azahar Ali가 이 연구의 주저자였다.
전염병의 치료 및 예방을위한 신속한 진단은 현재의 코로나19 대유행을 넘어선 공중보건문제이다. 제안된 감지 플랫폼은 일반적이기 때문에 Ebola, HIV 및 Zika와 같은 다른 감염원에 대한 바이오마커의 신속한 검출에 사용할 수 있다. 이러한 빠르고 효과적인 테스트는 질병의 확산을 제어하는 게임체인저가 될 수 있다. AdvanceScienceNews.com
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