Metode biosensing tetesan membuka pintu untuk identifikasi COVID-19 yang lebih cepat – Sains Terkini

Rekan profesor teknik mesin, Jiangtao Cheng, dan asisten profesor teknik elektro dan komputer Wei Zhou telah mengembangkan metode biosensing ultrasensitif yang secara dramatis dapat mempersingkat waktu yang diperlukan untuk memverifikasi keberadaan virus COVID-19 dalam sampel. Penelitian peer-review mereka dipublikasikan di ACS Nano pada tanggal 29 Juni.

Ada ruang yang signifikan untuk meningkatkan kecepatan pengujian coronavirus, Cheng dan Zhou telah menemukan. Tes verifikasi COVID-19 saat ini membutuhkan beberapa jam untuk diselesaikan, karena verifikasi keberadaan virus memerlukan ekstraksi dan perbandingan bahan genetik virus, suatu proses intensif waktu yang membutuhkan serangkaian langkah. Jumlah virus dalam pengambilan sampel juga dapat mengalami kesalahan, dan pasien yang memiliki virus untuk jangka waktu yang lebih pendek dapat melakukan tes negatif karena tidak ada cukup virus yang ada untuk memicu hasil positif.


Dalam metode Cheng dan Zhou, semua isi tetesan sampel dapat dideteksi, dan tidak ada ekstraksi atau prosedur yang membosankan lainnya. Isi mikrodroplet terkondensasi dan ditandai dalam beberapa menit, secara drastis mengurangi margin kesalahan dan memberikan gambaran yang jelas tentang bahan yang ada.

Kunci dari metode ini adalah menciptakan permukaan tempat air yang mengandung sampel mengalir dengan cara yang berbeda. Pada permukaan di mana tetesan air dapat "menempel" atau "meluncur," faktor penentu adalah gesekan. Permukaan yang menyebabkan lebih banyak gesekan menyebabkan tetesan air berhenti, sedangkan gesekan yang lebih sedikit menyebabkan tetesan air meluncur di atas permukaan tanpa hambatan.

Metode dimulai dengan menempatkan sampel yang dikumpulkan ke dalam cairan. Cairan tersebut kemudian dimasukkan ke permukaan media yang direkayasa dengan daerah gesekan tinggi dan rendah. Tetesan yang mengandung sampel akan bergerak lebih cepat di beberapa area tetapi berlabuh di lokasi lain berkat lapisan nanoantenna yang menyebabkan lebih banyak gesekan. Seluncuran air yang berhenti dan pergi ini memungkinkan tetesan air diarahkan dan diangkut dengan cara yang dapat diprogram dan dikonfigurasi ulang. Lokasi "berhenti" sangat kecil karena lapisan nanotube karbon ditempatkan pada micropillars terukir.

Tempat-tempat yang ditentukan dengan nanoantennae ditetapkan sebagai sensor aktif. Kelompok Cheng dan Zhou memanaskan permukaan substrat sehingga tetesan air yang berlabuh mulai menguap. Dibandingkan dengan penguapan alami, penguapan dengan bantuan Leidenfrost parsial ini memberikan gaya melayang yang menyebabkan isi tetesan melayang ke arah nanoantenna ketika cairan menguap. Bundel partikel sampel menyusut ke arah pusat basis droplet yang dibatasi, menghasilkan paket molekul analit yang diproduksi dengan cepat.

Untuk penginderaan cepat dan analisis molekul-molekul ini, sinar laser diarahkan ke titik dengan molekul yang dikemas untuk menghasilkan sinyal cahaya sidik jari getaran mereka, deskripsi molekul yang diekspresikan dalam bentuk gelombang. Metode umpan balik berkemampuan laser ini disebut spektroskopi Raman yang ditingkatkan permukaannya.

Semua ini terjadi hanya dalam beberapa menit, dan spektrum sidik jari dan frekuensi coronavirus dapat dengan cepat dipilih dari deretan data yang dikembalikan.


Tim Profesor Cheng dan Zhou sedang mengejar paten pada metode ini, dan juga mencari dana dari National Institutes for Health untuk memberikan metode tersebut untuk digunakan secara luas.

Ringkasan dan deskripsi lengkap dari penelitian ini tersedia dalam publikasi Juni 26, 2020 ACS Nano.

Referensi:

Material disediakan oleh Virginia Tech. Asli ditulis oleh Alex Parrish. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.