Тестирование является ключом к пониманию и контролю над распространением COVID-19, который уже унес более четырех миллионов жизней по всему миру. Однако текущие тесты ограничены компромиссом между точностью и временем, необходимым для анализа образца.
Еще одна проблема текущих тестов на COVID-19 - это стоимость. Производство большинства тестов дорогое, и для их проведения и анализа требуется обученный персонал. Поэтому тестирование в сообществах с низким и средним доходом было в основном недоступным, что подвергало людей большему риску распространения вируса.
Чтобы определить стоимость, время и точность, в новом электрохимическом тесте, разработанном исследователями из Пенсильвании, используются электроды, сделанные из графита - того же материала, что и грифель карандашей. Эти электроды, разработанные Сезаром де ла Фуэнте, доцентом президента кафедры биоинженерии, микробиологии и психиатрии с дополнительным назначением в области химической и биомолекулярной инженерии, снижают стоимость до 1,50 доллара за тест и требуют всего 6,5 минут для получения результатов с точностью до 100 процентов по слюне. образцов и до 88% точности в образцах из носа.
В то время как его предыдущее исследование подчеркивает изобретение RAPID (прототип 1.0 для точного портативного импедиметрического обнаружения в реальном времени), набора для тестирования COVID-19, в котором используются электроды с трафаретной печатью, это новое исследование, опубликованное в PNAS, представляет LEAD (низкозатратную электрохимическую расширенную диагностику). , используя ту же концепцию, что и RAPID, но из менее дорогих материалов. Текущий тест Де ла Фуэнте снижает затраты с 4,67 долларов за тест (RAPID) до 1,50 долларов за тест (LEAD) просто за счет изменения строительного материала электродов.
«И RAPID, и LEAD работают по одному и тому же принципу электрохимии», - говорит де ла Фуэнте. «Однако LEAD легче собрать, его может использовать любой, а материалы дешевле и доступнее, чем у RAPID. Это важно, потому что мы используем в большом количестве материал, графит, тот же графит, который используется в карандашах, для создания электрод, чтобы сделать тестирование более доступным для малообеспеченных слоев населения ».
На этом рисунке, взятом из статьи, показаны этапы функционализации LEAD, который подготавливает электроды к связыванию с образцом . Высота пиков указывает, является ли образец отрицательным или положительным. Поскольку белок SARS-CoV-2 в положительном образце связывается с электродом , он подавляет излучаемый сигнал и дает меньший пик.
Функционализация LEAD и диагностика образцов занимают менее нескольких часов и могут быть выполнены для части самых недорогих тестов на рынке. Будущие шаги для LEAD двояки.
«В настоящее время мы работаем над улучшением технологии и стабильности наших тестов», - говорит де ла Фуэнте. «Мы всегда будем искать способы сделать наиболее эффективную версию LEAD, но мы также работаем над поиском отраслевых партнеров и проводим больше клинических исследований, чтобы как можно скорее использовать LEAD для тестирования COVID».
Несмотря на то, что COVID-19 является главным приоритетом, тесты де ла Фуэнте могут также обнаруживать другие заразные заболевания, сохраняя актуальность этого исследования в будущем.
«Еще одна область будущих исследований для нашего дизайна тестов - мультиплексирование, которое позволит нам обнаруживать несколько вирусов и бактерий в образце», - говорит де ла Фуэнте. «Как только COVID находится под контролем, мы можем использовать LEAD для обнаружения гриппа, герпеса, бактериальных инфекций и даже определенных биомаркеров».
Экономическая и временная эффективность LEAD может помочь ему стать одним из, если не первым, электрохимическим тестом COVID-19 на рынке в ближайшем будущем, а его фундаментальный процесс обнаружения образцов может удерживать его на рынке на неопределенный срок.
