Denna telefon kan testa för Covid-19 på mindre än en timme
Programmerade magnetiska nanobollar ihop med en hylla-mobiltelefon och ett plug-in diagnostiskt verktyg kan diagnostisera COVID-19 på 55 minuter eller mindre, rapporterar forskare. (Kredit: Jeff Fitlow / Rice)

Med hjälp av programmerade magnetiska nanobollar kan ett diagnosverktyg som ansluts till en vanlig telefon diagnostisera COVID-19 på 55 minuter eller mindre.

Det mikrofluidiska chipet med stämpelstorlek mäter koncentrationen av SARS-CoV-2-nukleokapsid (N) -protein i blodserum från ett standardfingerprick. Nanopärlorna binder till SARS-CoV-2 N-proteinet, en biomarkör för COVID-19, i chipet och transporterar det till en elektrokemisk sensor som detekterar små mängder av biomarkören.

Forskarna säger att deras process förenklar provhantering jämfört med pinnbaserad PCR-test som används ofta för att diagnostisera COVID-19 och behöver analyseras i ett laboratorium.

"Det som är bra med den här enheten är att det inte krävs något laboratorium", säger Peter Lillehoj, docent i maskinteknik vid Rice University. ”Du kan utföra hela testet och generera resultaten på insamlingsplatsen, hälsokliniken eller till och med på ett apotek. Hela systemet är lätt att transportera och lätt att använda. ”


innerself prenumerera grafik


Forskningen förekommer i tidskriften ACS-sensorer.

Lillehoj och doktorand och huvudförfattare Jiran Li utnyttjade befintliga verktyg för biosensing och kombinerade dem med sin egen erfarenhet av att utveckla enkel diagnostik, som en mikronålplåster som introducerades förra året för att diagnostisera malaria.

Det nya verktyget bygger på ett lite mer komplext detektionsschema men ger exakta, kvantitativa resultat på kort tid. För att testa enheten förlitade laboratoriet sig på donerade serumprover från personer som var friska och andra som var COVID-19-positiva.

Lillehoj säger att en längre inkubation ger mer exakta resultat när man använder hel serum. Laboratoriet fann att 55 minuter var en optimal tid för mikrochipet att känna av SARS-CoV-2N-protein i koncentrationer så låga som 50 pikogram (miljardels gram) per milliliter i hel serum. Mikrochipet kunde detektera N-protein i ännu lägre koncentrationer, vid 10 pikogram per milliliter, på bara 25 minuter genom att späda ut serumet fem gånger.

Parat med en Google Pixel 2-telefon och en plug-in potentiostat kan enheten leverera en positiv diagnos med en koncentration så låg som 230 pikogram för hela serumet.

"Det finns standardprocedurer för att modifiera pärlorna med en antikropp som riktar sig mot en viss biomarkör", säger Lillehoj. "När du kombinerar dem med ett prov som innehåller biomarkören, i detta fall SARS-CoV-2 N-protein, binder de ihop."

Ett kapillärrör används för att leverera provet till chipet, som sedan placeras på en magnet som drar pärlorna mot en elektrokemisk sensor belagd med infångningsantikroppar. Pärlorna binder till fångsten antikroppar och generera en ström som är proportionell mot koncentrationen av biomarkör i provet.

Potentiostat läser den strömmen och skickar en signal till sin telefonapp. Om det inte finns några COVID-19-biomarkörer binder pärlorna inte till sensorn och tvättas bort inuti chipet.

Lillehoj säger att det inte skulle vara svårt för industrin att tillverka mikrofluidflis eller att anpassa dem till nya COVID-19-stammar om och när det blir nödvändigt.

Om författarna

National Institutes of Health, National Science Foundation och Rice University COVID-19 Research Fund stödde forskningen. -

ursprungliga studien