Utilizziamo i cookie per migliorare la tua esperienza. Continuando a navigare su questo sito accetti il nostro utilizzo dei cookie. Ulteriori informazioni.
Nel contesto della pandemia della malattia da coronavirus 2019 (COVID-19), diversi studi hanno discusso lo sviluppo di dispositivi di test point-of-care (PoC) e biosensori per la diagnosi e l'identificazione della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS- CoV-2).
Una recensione pubblicata sulla rivista ACS Omega dell'American Chemical Society discute dispositivi e piattaforme basati su carta mirati a SARS-CoV-2 per diagnosi PoC a basso costo e test sierologici per gli anticorpi. Questa recensione discute anche i dispositivi che prendono di mira i marcatori infiammatori rilevanti per COVID-19.
Studio: Biosensori cartacei per COVID-19: una rassegna di strumenti innovativi per il controllo della pandemia. Credito di immagine: asharkyu/Shutterstock.com
La reazione a catena della trascrittasi-polimerasi inversa (RT-PCR) è il test diagnostico primario utilizzato per la rilevazione dell'acido ribonucleico virale SARS-CoV-2 (RNA) nei campioni di tampone orofaringeo. Questo è l'attuale gold standard per la diagnosi e il test perché è altamente sensibile e specifico.
Tuttavia, la RT-PCR è un processo che richiede tempo e che richiede reagenti specifici, personale specializzato e attrezzature. Pertanto, questa tecnica non può essere ampiamente utilizzata per il tracciamento dei contatti. Inoltre, di solito viene eseguita dopo l'insorgenza dei sintomi.
Questo test presenta anche alcune limitazioni analitiche, inclusa la possibilità di falsi positivi e negativi. Sono state osservate differenze nelle prestazioni di diversi kit di test.
A causa dei limiti della RT-PCR, permane la necessità di strumenti rapidi, accurati e prontamente disponibili per controllare questa pandemia. A tal fine, il test PoC o il test vicino al paziente si riferisce a un test eseguito vicino al paziente al di fuori dell'ambiente di laboratorio.
I dispositivi PoC e i biosensori sono azionati in modo semplice, economici e facilmente utilizzabili in aree con minore accessibilità all'assistenza sanitaria centralizzata e laboratori ben attrezzati. Insieme allo sviluppo di approcci terapeutici e vaccini per SARS-CoV-2, c'è una forte domanda da parte degli scienziati per sviluppare nuovi biosensori altamente accessibili.
I biosensori che utilizzano la cellulosa ei suoi derivati sono vantaggiosi grazie alla loro disponibilità e al migliore profilo di sicurezza ambientale. Anche prima della pandemia di COVID-19, sono stati sviluppati molti approcci per ottenere un biosensore di successo su substrati a base di cellulosa.
Questi includono l'immobilizzazione di reagenti specifici che reagiscono con un dato composto o gruppo di composti dal campione su questi substrati. Questa reazione viene quindi tradotta monitorando alterazioni visibili o rilevatori elettrochimici.
Altri tipi di sensori basati su carta includono microfluidica su carta o semplici metodi di immersione / colata simili al comune metodo di carta per pH. Un altro esempio è il glucometro realizzato su un supporto di carta.
Esistono molti tipi di carta di cellulosa e i suoi materiali di derivazione chimica che sono stati utilizzati nei biosensori, che consentono di mettere a punto questi dispositivi. La carta è adatta per realizzare tali dispositivi perché è compatibile con la maggior parte dei reagenti, può essere modificata chimicamente per diverse funzioni e ha un'elevata resistenza termica e meccanica.
Inoltre, la carta può resistere anche a diversi processi di produzione necessari per realizzare il dispositivo analitico. La carta non è solo un vettore di reagenti, ma consente anche attivamente il campionamento, la filtrazione, la separazione e la miscelazione di reagenti/campioni.
Il dispositivo cartaceo più comunemente usato è la striscia reattiva per il test del flusso laterale (LFA) che è spesso incorporata nei test immunologici. I dispositivi analitici microfluidici basati su carta (μPAD) migliorano ulteriormente le funzionalità dei dispositivi basati su carta.
L'RNA virale estratto da un tampone orofaringeo può essere misurato direttamente in un ambiente PoC utilizzando vari metodi analitici diversi. Questi includono:
SARS-CoV-2 può essere identificato in un campione attraverso il rilevamento di antigeni virali specifici del virus, tra cui la proteina nucleocapside (N) e la proteina spike (S). L'antigene SARS-CoV-2 S può essere rilevato nel formato LFA utilizzando il recettore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) come molecola di cattura per immunocomplessi fluenti.
L'acido sialico è un'altra sostanza chimica utilizzata per rilevare l'antigene S nel formato LFA. Ciò elude la necessità di anticorpi e di rilevamento basato su test immunologici di questo antigene. Un altro dispositivo LFA per il rilevamento dell'antigene S utilizza nanozimi e segnalazione di chemiluminescenza, che consente la lettura portatile tramite la lettura dello smartphone.
Utilizzando il sistema LFA, l'antigene N può essere rilevato da anticorpi di fusione prodotti da fagi clonati. Un dispositivo rileva gli antigeni S e N contemporaneamente utilizzando il sistema LFA con nanoparticelle che convertono verso l'alto e un sensore di fluorescenza abilitato per 5G per applicazioni IoT. Allo stesso modo, il ReScan esegue un rilevamento proteomico ad alto rendimento degli antigeni S e N e delle loro subunità stampando anticorpi mirati agli antigeni in un substrato di nitrocellulosa.
La spettroscopia Raman con superficie migliorata (SERS) combinata con dispositivi basati su carta fornisce un rilevamento ottico senza etichetta e può essere utilizzata con fluidi corporei come lacrime, saliva, tamponi nasali e faringei senza richiedere alcun pretrattamento del campione. Un altro biosensore elettrochimico basato su carta riportato utilizza un metodo privo di etichette per il rilevamento dell'antigene della proteina S.
Il monitoraggio della risposta immunologica prevede l'identificazione e la quantificazione di anticorpi specifici che l'organismo produce contro SARS-CoV-2, principalmente anticorpi immunoglobulina G (IgG), IgM e IgA.
Gli anticorpi anti-N IgG possono essere rilevati utilizzando nanoparticelle di polistirene drogate con lantanidi per la segnalazione di luminescenza altamente sensibile nel test LFA. Gli anticorpi IgG e IgM possono essere rilevati simultaneamente utilizzando un test immunologico basato su nanoparticelle d'oro coniugate.
Allo stesso modo, un dispositivo rileva gli anticorpi IgG e IgM contro l'antigene S, impiegando un metodo di trasduzione ottica alternativo per la segnalazione di formazione di immunocomplessi a fluorescenza. Un sistema LFA basato su SERS altamente sensibile rileva gli anticorpi IgG e IgM anti-antigene S.
Formati di test alternativi su carta per il rilevamento di anticorpi includono il dispositivo basato su carta per il test immunoassorbente legato all'enzima (ELISA) per l'anticorpo umanizzato SARS-CoV-2, la fabbricazione di elettrodi su carta per il rilevamento mediante spettroscopia di impedenza elettrochimica di anticorpi IgG anti-antigene S e un biosensore elettrochimico basato su carta in stile Origami per rilevare e quantificare anticorpi IgG e IgM anti-antigene S.
L'infezione da SARS-CoV-2 può evolvere in una malattia grave a causa di una risposta immunitaria deregolata. Esiste una correlazione diretta tra i marcatori infiammatori e la gravità dell'infezione da SARS-CoV-2.
Attualmente, sono stati sviluppati diversi biosensori cartacei per il rilevamento di interleuchina-6 (IL-6), proteina C-reattiva (CRP), ferritina e procalcitonina (PCT), che sono tutti marcatori di una risposta immunitaria. Le membrane di cellulosa rigenerata utilizzate per la concentrazione della sostanza chimica testata vengono applicate per il rilevamento elettrochimico sensibile di IL-6.
È stato segnalato un dispositivo che utilizza un sistema LFA per il rilevamento di IL-6 al capezzale utilizzando un test immunologico a base di oro. Un altro dispositivo basato su carta utilizza un approccio pieghevole mirato all'IL-6 nei pazienti COVID-19 per il monitoraggio della progressione della malattia.
In un altro studio, i ricercatori hanno segnalato l'uso di un biosensore elettrochimico basato su carta che si basa su elettrodi modificati con nanoparticelle d'oro per sfruttare l'affinità di CRP a Ca2 + per il legame e la successiva trasduzione di corrente. È stato anche segnalato un altro sistema LFA che utilizza una membrana di polisulfone asimmetrico per il rilascio ritardato ed è accoppiato con la segnalazione di chemiluminescenza per una migliore sensibilità.
La ferritina può essere rilevata anche utilizzando elettrodi a base di carta. La formazione dell'immunocomplesso provoca alterazioni dei segnali di corrente correlate alla presenza di ferritina. Inoltre, è stato sviluppato un altro sistema LFA per il rilevamento PCT che utilizza nanoparticelle coniugate con anticorpi anti-PCT per il rilevamento sensibile della fluorescenza.
Gli strumenti cartacei possono essere utili in contesti epidemiologici, compresa la valutazione dell'immunità delle popolazioni esposte al virus, nonché per il monitoraggio delle acque reflue per fornire un indicatore di allerta precoce della diffusione virale.
C'è un margine per sviluppare il rilevamento quantitativo nei dispositivi cartacei. Questo può essere abilitato da lettori portatili, smartphone con funzionalità integrate o unità potenziostati portatili con capacità di trasmissione del segnale.
Le caratteristiche analitiche degli attuali dispositivi possono essere migliorate incorporando diversi nanomateriali o altri elementi di riconoscimento sintetici. I nanomateriali possono essere molto utili nel rilevare l'infezione da SARS-CoV-2 o gli anticorpi in campioni diversi diminuendo il limite di rilevamento e aumentando la sensibilità. Ciò consentirà un autotest affidabile, riducendo così l'onere per le strutture sanitarie.
Pubblicato in: Notizie sui dispositivi / tecnologia | Notizie di scienza medica | Notizie sulla ricerca medica | Notizie su malattie/infezioni | Notizie sanitarie
Tags: ACE2, Angiotensina, Enzima di conversione dell'angiotensina 2, Anticorpi, Anticorpo, Antigene, Saggio, Biosensore, Fluidi corporei, Composto, Coronavirus, Malattia di coronavirus COVID-19, Proteina C-reattiva, CRISPR, Diagnostica, Diagnostica, Impedenza elettrochimica, Spettroscopia Elettrodo, Enzima, Fluorescenza, Glucosio, Nanoparticelle d'oro, Sanità, Risposta immunitaria, immunità, Immunoassay, Immunoassay, Immunoglobulina, Interleuchina, Interleuchina-6, IoT, Laboratorio, Produzione, Membrana, Microfluidica, Molecola, Nanoparticelle, Ripetizioni palindromiche, pH, Polimerasi , Reazione a catena della polimerasi, Procalcitonina, Proteine, Spettroscopia Raman, Reagenti, Recettore, Respiratorio, Trascrittasi inversa, Acido ribonucleico, RNA, SARS, SARS-CoV-2, Respiratorio acuto grave, Sindrome respiratoria acuta grave, Spettroscopia, Spike protein, Sindrome, Gola, Trascrizione, Virus
La dottoressa Shital Sarah Ahaley è una scrittrice medica. Ha completato la sua laurea e master in microbiologia presso l'Università di Pune. Ha poi completato il suo dottorato di ricerca. presso l'Indian Institute of Science, Bengaluru, dove ha studiato lo sviluppo muscolare e le malattie muscolari. Dopo il dottorato, ha lavorato presso l'Indian Institute of Science, Education and Research, Pune come borsista post-dottorato. Ha quindi acquisito ed eseguito una sovvenzione indipendente dalla DBT-Wellcome Trust India Alliance come Early Career Fellow. Il suo lavoro si è concentrato sulle proteine leganti l'RNA e sulla segnalazione di Hedgehog.
Si prega di utilizzare uno dei seguenti formati per citare questo articolo nel saggio, documento o relazione:
Sarah Ahaley, Shital. (2021, 22 novembre). Innovazioni cartacee per la diagnosi di COVID-19. News-Medico. Estratto il 1° dicembre 2021 da https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx.
Sarah Ahaley, Shital. "Innovazioni cartacee per la diagnosi di COVID-19". News-Medico. 01 dicembre 2021. <https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx>.
Sarah Ahaley, Shital. "Innovazioni cartacee per la diagnosi di COVID-19". News-Medico. https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx. (consultato il 01 dicembre 2021).
Sarah Ahaley, Shital. 2021. Innovazioni cartacee per la diagnosi di COVID-19. News-Medical, visualizzato il 1° dicembre 2021, https://www.news-medical.net/news/20211122/Paper-based-innovations-for-COVID-19-diagnosis.aspx.
In questa intervista, News-Medical parla con Sarah Phillips di una nuova ricerca su come i cervelli bilingue elaborano lingue diverse.
Il professor Gilberto Gonzalez discute l'uso di una tecnica di imaging comune per decidere il miglior corso di trattamento per i pazienti con ictus da occlusione di vasi grandi.
Abbiamo parlato con il dottor Nels Elde della sua ultima ricerca che ha portato alla scoperta di un nuovo gene nelle scimmie che potrebbe aiutare a sviluppare nuovi antivirali.
News-Medical.Net fornisce questo servizio di informazioni mediche in conformità con questi termini e condizioni. Si prega di notare che le informazioni mediche presenti su questo sito Web sono progettate per supportare, non per sostituire la relazione tra paziente e medico/medico e la consulenza medica che possono fornire.
Questo sito è conforme allo standard HONcode per informazioni sanitarie affidabili: verifica qui.
News-Medical.net - Un sito AZoNetwork
Di proprietà e gestito da AZoNetwork, © 2000-2021