Ultra hassas virüs tespit ve tanımlama için yeni, karbon nanotüp aracı

Anonim

Dikey olarak hizalanmış karbon nanotüplerin orman benzeri bir dizisini, büyüklüklerine göre seçici olarak virüsleri yakalamak için ayarlanabilen yeni bir araç, virüsler için algılama eşiğini artırabilir ve yeni ortaya çıkan virüsleri tanımlama sürecini hızlandırabilir. Penn State'deki bilim adamları disiplinler arası bir ekip tarafından yapılan araştırma, Science Advances dergisinin 7 Ekim 2016 sayısında yayınlandı.

Semptomların ortaya çıkmasından önce ya da alan örneklerinden virüslerin erken saptanması zordur, çünkü virüslerin konsantrasyonu çok düşük olabilir (çoğu zaman mevcut tespit yöntemlerinin eşiğinin altında olabilir), diyor fizik, kimya profesörü Mauricio Terrones ve Penn State'de malzeme bilimi ve mühendisliği ve araştırmanın ilgili yazarlarından biri. "Erken teşhis önemlidir çünkü bir virüs onu tespit etme yeteneğine sahip olmadan önce yayılmaya başlayabilir. Geliştirdiğimiz cihaz, virüsleri boyutlarına göre seçmemize ve konsantre etmemize izin verir - insan hücreleri ve bakterilerden daha küçüktür, fakat çoğu proteinden daha büyüktür. ve diğer makromoleküller — inanılmaz derecede seyreltilmiş örneklerde. Bir virüsün küçük miktarlarını yüzlerce kez tespit etme yeteneğimizi daha da artırır. ”

Araştırma ekibi, bir dizi karbon nanotüp içerisindeki virüsleri yakalayarak ve yoğunlaştırarak virüs tespitinin hassasiyetini artıran küçük, taşınabilir bir cihaz geliştirdi ve test etti. Hastalardan veya ortamdan toplanan örnekleri seyreltmek, bakteri ve insan hücreleri gibi büyük partikülleri çıkarmak için bir filtreden geçirilir, daha sonra cihazdaki karbon nanotüpleri dizisi boyunca geçirilir. Virüsler tuzaklaşır ve nanotüpler ormanında kullanılabilir konsantrasyonlara kadar birikir, diğer küçük parçacıklar ise geçer ve giderilir. Cihazda yakalanan konsantre virüs, daha sonra, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), immünolojik yöntemler, virüs izolasyonu ve genom dizilemesi ile moleküler teşhis dahil olmak üzere, bunu tanımlamak için bir test panelinden geçirilebilir.

Terrones, "Cihazımız virüsleri sadece büyüklüklerine göre izolatıp konsantre ettiğinden, biyolojik olarak hiçbir şey bilmediğimiz virüsleri yakalayabiliriz - herhangi bir antikor veya başka bir moleküler etikete ihtiyacımız yoktur" dedi. "Virüsü yakalayıp konsantre ettikten sonra, onu karakterize etmek için bütün genom dizileme gibi diğer teknikleri kullanabiliriz."

"Son yirmi yıl içinde en ölümcül viral salgınlar, yeni ortaya çıkan virüslerden kaynaklanıyordu. Bu büyüklükteki virüs zenginleştirme teknolojisi, ortaya çıkan virüslerin belirlenmesinde ve antikorların ve sekans bilgilerinin bulunmadığı yeni virüslerin keşfedilmesinde özellikle güçlü olabilir." Penn State'de biyomedikal mühendisliği doçentinden Si-Yang Zheng, kağıda karşılık gelen diğer yazar söyledi. "Yeni teknolojimiz sadece virüsleri en az yüz kez zenginleştirmekle kalmıyor, aynı zamanda ev sahibi ve çevre kirleticileri de ortadan kaldırıyor ve virüs topluluğuna sahip olmaksızın toplanan örneklerden gelecek nesil dizilemeyle doğrudan virüs tanımlamasını mümkün kılıyor."

Grip, HIV / AIDS, Ebola ve Zika gibi virüsler, ciddi kamu sağlığı krizlerine yol açan ani ve tahmin edilemeyen salgınlara neden olabilir. Bu salgınlara neden olan virüsleri izole etmek ve tanımlamak için şu anda mevcut olan teknikler yavaş, pahalıdır ve pahalı, hantal ve özel depolama gerektiren ekipman ve reaktifler kullanırlar. Ek olarak, yeni ortaya çıkan birçok salgın, tanımlama ve karakterizasyon için seçici olarak izole etmek için belirlenmiş bir yolu olmayan yeni ortaya çıkan virüslerden kaynaklanmıştır.

Zheng, “Nanotüp ormanını büyütmek için teknolojiyi geliştirdik ve gövdeler arasındaki mesafeyi kontrol edebiliyoruz” dedi. "Intertube mesafesi, virüsleri seçici bir şekilde yakalamak için yaklaşık 17 nanometreden 300 nanometreye kadar değişebilir. Karbon nanotüp ormanının benzersiz özellikleri, onu kullanımı için uyarlanabilen sağlam, ölçeklenebilir ve taşınabilir bir mikrodevice içine entegre etmemizi sağlar. Hacimli enstrümanlara ve reaktiflerin özel depolanmasına gerek kalmadan alan. "

Araştırmacılar, yeni geliştirilen cihazların, önceden tanımlanmış virüslerin bilinen konsantrasyonlarını ve ortaya çıkan ve bilinmeyen virüslerin alan örneklerini kullanarak seyreltik örneklerden virüsleri yakalama yeteneklerini doğruladı. Penn State'de doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı Yin-Ting Yeh, “Virüsleri fiziksel boyutlarına göre zenginleştirmek ve izole etmek için taşınabilir bir platform geliştirdik” dedi. "Bu ayarlanabilir boyut tabanlı yaklaşım, antikorların kullanımı olmadan doğrudan alan örneklerinden hızlı virüs zenginleştirmesi sağlar. Cihaz, ortaya çıkan hastalıkların erken tespit edilmesini sağlar ve salgın sürecinde çok daha erken bir zamanda aşı geliştirilmesine olanak tanır."

menu
menu