Новое изобретение PolyU использует оптический метод, называемый процессом резонансного переноса энергии люминесценции с повышением частоты (LRET) для сверхчувствительного обнаружения вирусов. Он включает в себя простые операционные процедуры, что значительно сокращает продолжительность тестирования с 1-3 дней до 2-3 часов, что делает его более чем в 10 раз быстрее, чем традиционные клинические методы.
Его стоимость составляет около 20 гонконгских долларов за образец, что на 80% ниже, чем при традиционных методах тестирования. Технология может быть широко использована для обнаружения различных типов вирусов, проливая новый свет на разработку недорогих, быстрых и сверхчувствительных средств обнаружения различных вирусов.Традиционные биологические методы обнаружения вируса гриппа включают генетический анализ — полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (RT-PCR) и иммуноферментный анализ (ELISA), используемые в иммунологии. Однако ОТ-ПЦР дорога и требует много времени, а чувствительность ELISA относительно низкая.
Такие ограничения затрудняют их клиническое использование в качестве передового диагностического инструмента для обнаружения вирусов и на месте, открывая путь для разработки PolyU нового биосенсора наночастиц с повышающим преобразованием, который использует люминесцентную технику для обнаружения вирусов.Исследователи PolyU разработали биосенсор, основанный на люминесцентном методе, который работает как два совпадающих куска магнита с силой притяжения. Он включает в себя разработку наночастиц с повышенным преобразованием (UCNP), конъюгированных с олигонуклеотидом-зондом, пары оснований ДНК которого комплементарны парам оснований золотых наночастиц (AuNP), олигонуклеотидов вируса гриппа.
Учитывая комплементарный характер пар оснований ДНК олигонуклеотида UCNPs и олиго вируса гриппа AuNPs, они работают как две совпадающие части магнита, которые будут стянуты вместе из-за силы притяжения. Этот процесс также называют гибридизацией олигонуклеотидов. При освещении портативной лазерной ручкой ближнего инфракрасного диапазона UCNP излучают видимый для глаз зеленый свет, в то время как AuNP поглощают зеленый свет. Можно легко количественно определить концентрацию целевого вируса гриппа, измерив уменьшение интенсивности зеленого света.
Первоначально исследователи PolyU использовали преобразование LRET с повышением частоты для сверхчувствительного обнаружения вирусов в жидкофазной системе. Исследовательская группа дополнительно улучшила чувствительность люминесцентного метода обнаружения за счет использования твердофазной нанопористой мембранной системы (NAAO) для обнаружения вирусов. Поскольку мембрана NAAO состоит из множества полых каналов, они дают больше места для гибридизации олигонуклеотидов, что значительно увеличивает ее чувствительность более чем в 10 раз по сравнению с жидкофазной системой, что доказано клиническим обнаружением с использованием образцов инактивированных вирусов.Изобретение PolyU не только проста в конструкции и эксплуатации, но и не требует дорогих инструментов и сложных операционных навыков, а его чувствительность сопоставима с традиционными клиническими методами.
По сравнению с обычным методом люминесцентного преобразования с понижением частоты, он вызывает незначительное повреждение генетического материала и не вызывает фоновой флуоресценции. Кроме того, поскольку каждый вирус имеет уникальную генетическую последовательность, исследователи смогут разработать дополнительный зонд, как только станет известна генетическая последовательность целевого вируса. Другими словами, технология LRET с повышающим преобразованием может широко использоваться для обнаружения различных типов вирусов, просто изменяя зонд захвата UCNP.
Соответствующие результаты были недавно опубликованы в ACS Nano и Small, двух ведущих журналах по исследованию наноматериалов. При поддержке Программы поддержки инноваций и технологий исследовательская группа продолжит совершенствовать нанобиосенсор для быстрого обнаружения вирусов, что включает повышение его чувствительности и специфичности, а также разработку матрицы для обнаружения нескольких вирусов гриппа на единой платформе тестирования.
