Ondanks al het slechte nieuws dat de COVID-19-pandemie over de wereld heeft gebracht, heeft het ons geholpen een beter beeld te krijgen van onze bereidheid om zeer besmettelijke ziekten af ​​te weren. Snelle diagnostische testkits en PCR-tests werden al snel essentiële hulpmiddelen toen de pandemie toesloeg, wat hielp bij tijdige diagnoses. Deze tools hebben echter inherente beperkingen. PCR-tests zijn complex en vereisen dure apparatuur, terwijl snelle diagnostische testkits een lagere nauwkeurigheid hebben.

Tegen deze achtergrond heeft een onderzoeksgroep onder leiding van professor Young Min Song van het Gwangju Institute of Science and Technology in Korea onlangs een nieuwe techniek ontwikkeld om virussen gemakkelijk te visualiseren met een optische microscoop. Een recente studie legt in detail het werkingsprincipe uit van hun detectieplatform, het "Gires-Tournois immunoassay platform" (GTIP). Dit artikel is op 22 maart 2022 online beschikbaar gesteld en gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials op 26 maart 2022.

Het belangrijkste element van GTIP is de Gires-Tournois 'resonantiestructuur', een film gemaakt van drie gestapelde lagen van specifieke materialen die een eigenaardig optisch fenomeen produceren dat 'langzaam licht' wordt genoemd. Vanwege de manier waarop invallend licht in de resonantielagen terugkaatst voordat het wordt gereflecteerd, lijkt de kleur van het platform, gezien door een optische microscoop, erg uniform. Virusdeeltjes ter grootte van een nanometer beïnvloeden echter de resonantiefrequentie van GTIP in hun directe omgeving door het licht dat eromheen wordt gereflecteerd te vertragen. Het "langzame licht" manifesteert zich als een levendige kleurverandering in het gereflecteerde licht, zodat, bekeken door de microscoop, de clusters van virusdeeltjes eruitzien als "eilanden" met een andere kleur in vergelijking met de achtergrond.

Om ervoor te zorgen dat hun systeem alleen coronavirusdeeltjes detecteert, bedekten de onderzoekers de bovenste laag van GTIP met antilichaameiwitten die specifiek zijn voor SARS-CoV-2. Interessant is dat het systeem niet alleen de detectie van virale deeltjes mogelijk maakte, maar door gebruik te maken van colorimetrische analysetechnieken, konden de onderzoekers zelfs effectief het aantal virusdeeltjes in verschillende delen van een monster kwantificeren, afhankelijk van de kleur van het plaatselijk gereflecteerde licht.

De algehele eenvoud van het ontwerp is een van de belangrijkste verkoopargumenten van GTIP. Zoals prof. Song uitlegt:"Vergeleken met bestaande diagnostische methoden voor COVID-19, maakt onze aanpak snelle detectie en kwantificering van SARS-CoV-2 mogelijk zonder dat er extra monsterbehandelingen nodig zijn, zoals amplificatie en labeling." Aangezien optische microscopen in de meeste laboratoria beschikbaar zijn, zou de door de groep ontwikkelde methode een waardevol en alomtegenwoordig diagnostisch en virusonderzoeksinstrument kunnen worden.

Bovendien is GTIP niet beperkt tot het detecteren van virussen of strikt afhankelijk van antilichamen; elk ander bindmiddel werkt ook en helpt bij het visualiseren van allerlei soorten deeltjes die interageren met licht. "Onze strategie kan zelfs worden toegepast voor een dynamische monitoring van doeldeeltjes die in de lucht worden gespoten of op oppervlakken worden verspreid. We zijn van mening dat deze benadering de basis zou kunnen zijn voor biosensingplatforms van de volgende generatie, die een eenvoudige maar nauwkeurige detectie mogelijk maken", besluit prof. Song . + Verder verkennen

Nieuwe, op virussen gebaseerde colorimetrische sensor kan de ware kleuren van dreigingen vanuit de lucht weergeven