Wanneer COVID-19 aanvallen, het immuunsysteem produceert een cytokine, of eiwit, genaamd interleukine-6 ​​(IL-6), waarvan de concentraties essentiële informatie kunnen bieden over het niveau en het stadium van infectie van een patiënt.

Maar het meten van de kritische marker was een enorme uitdaging, gezien zijn bijna niet-detecteerbare aanwezigheid in de biologische stoofpot waaruit menselijk bloed bestaat. De bestaande technologie was niet nauwkeurig of gevoelig genoeg om de concentraties van IL-6 goed genoeg te meten om betrouwbaar te zijn, vooral in lage concentraties.

Nu hebben onderzoekers van McMaster University en SQI Diagnostics een oppervlak gecreëerd dat elk ander element van menselijk bloed afstoot, behalve de kritische cytokine, het openen van een tijdig venster voor het begrijpen van de voortgang van COVID-19 bij individuele patiënten.

De McMaster-onderzoekers werken eraan om de technologie aan te passen aan de bestaande testplatforms van het bedrijf in Toronto, in de hoop het zo snel mogelijk klinisch te kunnen gebruiken. Dezelfde biosensing-technologie kan ook worden gebruikt om andere infectieuze en niet-infectieuze ziekten te meten, waaronder sommige kankers.

De innovatieve oppervlaktecoating is gemaakt om elk bestanddeel van bloed en andere complexe vloeistoffen zoals urine, maar is bezaaid met microscopisch kleine eilanden van moleculen die IL-6 aantrekken, het mogelijk maken om IL-6 te detecteren en te meten met ongekende nauwkeurigheid en gevoeligheid, bij concentraties van slechts 0,5 picogram per ml - of de helft van een biljoenste gram per ml - waardoor het veel gevoeliger is dan de bestaande technologie.

Het is de nieuwste toepassing van smart-surface-technologie die is voortgekomen uit het laboratorium van Tohid Didar, een professor werktuigbouwkunde bij McMaster die onlangs betrokken is geweest bij projecten om een ​​reactieve tag voor voedselverpakkingen te maken die de aanwezigheid van schadelijke pathogenen aangeeft, een vorm van wikkel die antimicrobieel resistente bacteriën kan afstoten en een coating voor chirurgische implantaten die infecties kan afstoten en tegelijkertijd cellen aantrekt die integratie met omringend weefsel bevorderen.

"Er zijn zoveel mogelijkheden voor deze slimme oppervlakken. We kunnen ze creëren om alles af te weren, of we kunnen ze zo ontwerpen dat ze op veel nuttige manieren met elkaar omgaan, ' zegt Didar. 'Hier, we zoeken iets, en alleen dat ene, en dit stelt ons in staat om het te scheiden van al het andere in een zeer complexe omgeving."

Het nieuwe slimme oppervlak voor het detecteren van IL-6 kan goedkoop worden afgedrukt op de binnenkant van reageerbuizen en op andere platforms die worden gebruikt bij diagnostische tests. Nadat een bloedmonster aan het oppervlak is blootgesteld en is verwijderd, de gevangen IL-6 kan gemakkelijk worden gemeten.

"De technologie was een uitdaging om te creëren, maar het is gemakkelijk te gebruiken in vele toepassingen, inclusief in testkits die al bestaan, " zegt co-auteur Amid Shakeri, een doctoraat student in het lab van Didar. "Ik ben erg blij dat we daadwerkelijk betrokken kunnen zijn bij iets dat belangrijk kan zijn voor de mensheid, en ik heb goede hoop dat we dit snel in klinische omgevingen kunnen krijgen."

"Onze samenwerking met McMaster University heeft een innovatieve weg geopend naar een goedkoop fabricageontwerp om betaalbare en nauwkeurige diagnostiek mogelijk te maken, speciaal voor testen in de COVID-19-pandemie", zegt Dr. Eric Brouwer, Chief Scientific Officer van SQI Diagnostics.

Een paper waarin de technologie wordt geïntroduceerd, wordt vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Klein .