Nanopérolas magnéticas programadas emparelhadas com um telefone celular e uma ferramenta de diagnóstico plug-in podem diagnosticar COVID-19 em 55 minutos ou menos, relatam os pesquisadores. (Crédito: Jeff Fitlow / Rice)
Com a ajuda de nanopérolas magnéticas programadas, uma ferramenta de diagnóstico que se conecta a um telefone comercial pode diagnosticar COVID-19 em 55 minutos ou menos.
O chip microfluídico do tamanho de um selo mede a concentração da proteína do nucleocapsídeo (N) SARS-CoV-2 no soro sanguíneo de uma punção digital padrão. As nanopérolas se ligam à proteína SARS-CoV-2 N, um biomarcador para COVID-19, no chip e a transportam para um sensor eletroquímico que detecta pequenas quantidades do biomarcador.
Os pesquisadores afirmam que seu processo simplifica o manuseio de amostras em comparação com Testes de PCR que são amplamente usados para diagnosticar COVID-19 e precisam ser analisados em um laboratório.
“O que é ótimo sobre este dispositivo é que não requer um laboratório”, diz Peter Lillehoj, professor associado de engenharia mecânica na Rice University. “Você pode fazer todo o exame e gerar o resultado no local de coleta, posto de saúde ou até farmácia. Todo o sistema é facilmente transportável e fácil de usar. ”
A pesquisa aparece na revista Sensores ACS.
Lillehoj e o estudante de graduação e autor principal Jiran Li tiraram proveito das ferramentas de biossensor existentes e as combinaram com sua própria experiência no desenvolvimento de diagnósticos simples, como um patch de microagulha introduzido no ano passado para diagnosticar malária.
A nova ferramenta depende de um esquema de detecção um pouco mais complexo, mas oferece resultados quantitativos precisos em um curto espaço de tempo. Para testar o dispositivo, o laboratório contou com amostras de soro doadas por pessoas saudáveis e outras que eram COVID-19 positivas.
Lillehoj diz que uma incubação mais longa produz resultados mais precisos ao usar o soro completo. O laboratório descobriu que 55 minutos era uma quantidade ideal de tempo para o microchip detectar a proteína SARS-CoV-2 N em concentrações tão baixas quanto 50 picogramas (bilionésimos de grama) por mililitro no soro total. O microchip pode detectar a proteína N em concentrações ainda mais baixas, a 10 picogramas por mililitro, em apenas 25 minutos, diluindo o soro cinco vezes.
Emparelhado com um smartphone Google Pixel 2 e um potenciostato plug-in, o dispositivo pode fornecer um diagnóstico positivo com uma concentração tão baixa quanto 230 picogramas para o soro inteiro.
“Existem procedimentos padrão para modificar os grânulos com um anticorpo que tem como alvo um biomarcador específico”, diz Lillehoj. “Quando você os combina com uma amostra contendo o biomarcador, neste caso a proteína SARS-CoV-2 N, eles se ligam.”
Um tubo capilar é usado para entregar a amostra ao chip, que é então colocado em um ímã que puxa os grânulos em direção a um sensor eletroquímico revestido com anticorpos de captura. As contas se ligam à captura anticorpos e gerar uma corrente proporcional à concentração do biomarcador na amostra.
O potenciostato lê essa corrente e envia um sinal para seu aplicativo de telefone. Se não houver biomarcadores COVID-19, os grânulos não se ligam ao sensor e são levados para dentro do chip.
Lillehoj diz que não seria difícil para a indústria fabricar os chips microfluídicos ou adaptá-los a novas cepas COVID-19 se e quando isso for necessário.
Sobre os autores
O National Institutes of Health, a National Science Foundation e o Rice University COVID-19 Research Fund apoiaram a pesquisa. -
