Terwijl de BA.5-omicron-variant zich blijft verspreiden, bereiden gezondheidsexperts zich steeds meer voor op een toekomst waarin dergelijke COVID-19-varianten verschijnen, stijgen en verdwijnen, vergelijkbaar met seizoensgriep. Een belangrijk onderdeel om op de hoogte te blijven van deze veranderingen, is de mogelijkheid om het virus snel op "populatieschaal" te volgen, een inspanning die nauwkeurige en ultrasnelle tests vereist.

Om deze uitdaging aan te gaan, ontwikkelen onderzoekers van de School of Science van IUPUI een nieuwe biosensor met het potentieel om de snelheid en efficiëntie te bereiken die nodig zijn voor de toekomst van COVID-19-tests.

Het werk werd onlangs gerapporteerd in ACS Applied Material Interfaces , een tijdschrift van de American Chemical Society. Het wordt geleid door Rajesh Sardar, een professor in chemie en chemische biologie aan de School of Science, en Adrianna Masterson, een afgestudeerde student in het laboratorium van Sardar op het moment van het onderzoek.

"Iedereen jaagt op high-throughput-tests; dit soort snelle analyse is essentieel voor de toekomst van de strijd tegen COVID-19", zei Sardar. "Met name onze technologie heeft veel voordelen:het is snel, efficiënt, nauwkeurig en ongekend gevoelig."

In termen van snelheid kan de COVID-19-test van het laboratorium van Sardar momenteel monsters van 96 personen in minder dan drie uur analyseren, zei hij. In termen van efficiënt heeft het systeem slechts 10 microliter bloed nodig.

Ter vergelijking:een typische bestelling van een bloedpanel door een huisarts verzamelt 10 milliliter bloed, meer dan 1000 keer meer.

De sensor werkt ook met andere soorten monsters, zoals speeksel, zei Sardar. Maar het onderzoek werd uitgevoerd met bloed, omdat het de meest complexe lichaamsvloeistof is en daarom de beste indicator voor de nauwkeurigheid van een sensor. Alle testmonsters zijn verkregen van de Indiana Biobank, die 216 bloedmonsters heeft verstrekt, waaronder 141 monsters van patiënten met COVID-19 en 75 gezonde controlemonsters.

Op basis van een blinde analyse ontdekten IUPUI-onderzoekers dat de nauwkeurigheid van hun biosensor 100 procent was en de specificiteit 90 procent. Met andere woorden, de sensor rapporteerde nooit een vals-negatief en rapporteerde slechts een vals-positief in 1 op de 10 monsters. Met het oog op de openbare veiligheid zei Sardar dat de afwezigheid van fout-negatieven belangrijker is dan fout-positieven, omdat een persoon met een fout-negatief onbewust anderen kan besmetten, terwijl een persoon met een fout-positieve geen gevaar vormt.

Bovendien zei Sardar dat de sensor zeer nauwkeurig bleek te zijn bij het meten van de COVID-19-antilichaamconcentratie van het lichaam. Dit komt omdat het niet alleen het spike-eiwit van het virus detecteert, maar ook de eiwitten die door het lichaam worden aangemaakt om te beschermen tegen het virus:immunoglobine G of IgG.

Hij zei ook dat het vermogen om COVID-19-antilichamen te meten aanzienlijk is, omdat veel COVID-19-antilichaamtests die momenteel zijn goedgekeurd onder de FDA-autorisatie voor noodgebruik geen specifieke antilichaamtellingen bieden, ondanks het feit dat dit aantal de sterkte van iemands immuniteit aangeeft tegen infectie.

"Het nauwkeurig meten van de immuniteitsniveaus van patiënten zal van cruciaal belang zijn voor de bescherming tegen COVID-19 in de toekomst", zei Sardar. "Dit is duidelijk te zien in onze huidige stand van zaken, aangezien varianten zoals omicron - en recentelijk BA.5 - zelfs volledig gevaccineerde en gebooste individuen besmetten."

Om zijn resultaten te bereiken, gebruikt de biosensor van Sardar's lab chemisch gesynthetiseerde gouden driehoekige nanoprisma's, die een unieke krachtige optische respons bieden op zelfs minuscule hoeveelheden IgG. Het betekent ook dat de sensor antilichamen kan detecteren in de vroegste stadia van infectie.

Het werk, dat begon in de begindagen van de pandemie, bouwt voort op de eerste veelbelovende resultaten die in juni 2021 werden gepubliceerd. Vervolgens wil Sardar de technologie verder verfijnen, met als doel om uiteindelijk 384 monsters in minder dan een uur te kunnen verwerken. of 5.000 monsters per dag, indien gebruikt in een groter testcentrum.

"Dit onderzoek gaat over de voorbereiding op de toekomst", zegt Sardar, die ook onderzoeker is bij de Indiana University Melvin en het Bren Simon Comprehensive Cancer Center. "De H1N1-griepstam is bijna 100 jaar oud. Ik verwacht dat het coronavirus ook nog lang bij ons zal zijn. Vooruitkijkend moeten we manieren bedenken om de besmettingen of het besmettingsrisico van veel mensen snel en gemakkelijk te meten en efficiënt om het virus een stap voor te blijven." + Verder verkennen

Op nanotechnologie gebaseerde sensor ontwikkeld om microRNA's in bloed te meten, waardoor kanker sneller wordt gedetecteerd