El equipo de la Universidad de Fudan desarrolló un nuevo equipo, la detección de ácido nucleico solo toma 5 minutos
Ahora que la nueva epidemia de neumonía coronaria no ha terminado, para poder viajar con normalidad, las pruebas de ácido nucleico se han convertido en algo habitual. En la actualidad, la detección de ácido nucleico del nuevo coronavirus utiliza principalmente hisopos nasofaríngeos, utilizando PCR cuantitativa de fluorescencia, es decir, tecnología de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), y el tiempo de detección suele ser de 2 a 24 horas.
▲Imagen de: Gobierno Popular Provincial de Zhejiang
La creciente demanda de viajes y la epidemia en curso, que no es un tiempo de prueba corto, ejercen mucha presión sobre la prueba de ácido nucleico del nuevo coronavirus. Por tanto, en el caso de asegurar la exactitud de los resultados, es necesario hacer más rápida la detección.
Recientemente, el equipo de investigación de la Universidad de Fudan Liu Yunqi, Wei Dacheng y otros publicaron un resultado de investigación en la revista "Nature Biomedical Engineering" (una subedición de la revista "Nature", Nature Biomedical Engineering). El nuevo equipo y método de detección de corona desarrollado puede obtener resultados de detección de ácido nucleico en 5 minutos con mayor precisión.
En el método común actual de detección de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), el ácido nucleico (ARN) del nuevo coronavirus debe transcribirse inversamente en ADN. Por lo tanto, en la detección de ácido nucleico, si la concentración del virus es demasiado baja, afectará el precisión de los resultados de detección.
▲ Imagen de: People's Daily Online
El artículo publicado por el equipo de investigación de la Universidad de Fudan mencionó que los sistemas microelectromecánicos (MEMS) son altamente integrados, pequeños, baratos y eficientes, y tienen viabilidad comercial. Pero los biosensores basados en MEMS, NEMS y FET luchan por mantener la sensibilidad en algunos casos.
Por lo tanto, un equipo de investigación de la Universidad de Fudan desarrolló un chip de detección de transistores basado en MolEMS (Sistemas Electromecánicos Moleculares). El MolEMS (Sistema Electromecánico Molecular) que propusieron es un microdispositivo que es autoensamblado por moléculas de ADN e impulsado por un campo eléctrico externo, y puede regular con precisión el proceso de reconocimiento molecular y conversión de señales.
▲MolEMS y MolEMS g-FET, imagen de: Nature Biomedical Engineering
En la práctica, la mayoría de los biosensores no pueden lograr una sensibilidad ultraalta en fluidos biológicos. La estructura única de MolEMS permite una biodetección ultraprecisa, lo que permite un biorreconocimiento y una transducción de señales eficientes, lo que da como resultado una sensibilidad ultraalta.
Los hallazgos también mencionan que el ARN del SARS-CoV-2 (nuevo coronavirus) tiene aproximadamente 30.000 nucleótidos y que medir muestras clínicas tendría mayor complejidad biológica, variabilidad de paciente a paciente y procedimientos de recolección y preparación de muestras. También hay incertidumbre.
La detección MolEMS de muestras de ácido nucleico no requiere procesos de amplificación y extracción de ácido nucleico complejos y lentos, y puede detectar directamente el ARN del SARS-CoV-2 en muestras de hisopos nasofaríngeos. El tiempo para diagnosticar COVID-19 es de aproximadamente 0,1-4 minutos, con un promedio de 60 segundos.
Los investigadores ensamblaron un sistema de prueba COVID-19 utilizando MolEMS g-FET para pruebas in situ y en el punto de atención. El sistema de prueba consiste en el módulo de prueba integrado MolEMS g-FET y el sistema principal. Para evitar la interferencia cruzada entre diferentes muestras, se usa un módulo para probar una muestra.
▲ Detección de ácido nucleico de SARS-CoV-2, imagen de: Nature Biomedical Engineering
El sistema principal se puede reutilizar para múltiples pruebas simplemente reemplazando el módulo de prueba MolEMS. El funcionamiento del sistema se divide en tres pasos: el primer paso es conectar el módulo de prueba con el sistema principal y conectar la computadora o teléfono inteligente al sistema de prueba a través de USB, Wifi o Bluetooth. El segundo paso es abrir el sello que cubre el pozo PDMS del módulo de prueba. El tercer paso es agregar la muestra de prueba al pozo PDMS y leer los resultados desde una computadora o teléfono inteligente.
En términos de resultados de investigación, MolEMS reduce el costo, el volumen y el peso, y permite operaciones a nivel molecular en comparación con MEMS y NEMS. Además, la operación es simple, la sensibilidad y la especificidad son altas y es portátil. La probabilidad de falsos negativos y falsos positivos es extremadamente baja y es más rápida que la prueba de PCR.
▲Detección biológica ultrasensible y estabilidad a largo plazo, imagen de: Nature Biomedical Engineering
Un mayor desarrollo del sistema portátil permite realizar pruebas in situ y en el punto de atención en aeropuertos, clínicas y departamentos de emergencia locales, e incluso en el hogar. Ayuda a mejorar la eficiencia de la detección de ácidos nucleicos y ralentiza la propagación del virus.
En particular, MolEMS también se ha desarrollado para permitir un diagnóstico ultrapreciso de otras enfermedades en minutos, sin necesidad de purificación, expansión o cultivo de objetivos que normalmente lleva horas o días. Además de la biodetección, los principios de diseño de MolEMS se pueden utilizar para diseñar otros dispositivos electromecánicos y sistemas funcionales con mayor precisión.
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