Het Department of Applied Physics and Interdisciplinary Division of Biomedical Engineering van de Hong Kong Polytechnic University hebben samen een nieuwe nano-biosensor ontwikkeld voor snelle detectie van griep en andere virussen.

De nieuwe uitvinding van PolyU maakt gebruik van een optische methode genaamd upconversion luminescence resonance energy transfer (LRET) proces voor ultragevoelige virusdetectie. Het gaat om eenvoudige operationele procedures, de testduur aanzienlijk verkorten van ongeveer 1-3 dagen tot 2-3 uur, waardoor het meer dan 10 keer sneller is dan traditionele klinische methoden. De kosten bedragen ongeveer HK $ 20 per monster, wat 80% lager is dan traditionele testmethoden. De technologie kan op grote schaal worden gebruikt voor de detectie van verschillende soorten virussen, nieuw licht werpen op de ontwikkeling van goedkope, snelle en ultragevoelige detectie van verschillende virussen.

Traditionele biologische methoden voor de detectie van griepvirussen omvatten genetische analyse - omgekeerde transcriptie-polymerasekettingreactie (RT-PCR) en enzymgekoppelde immunosorbenttest (ELISA) die worden gebruikt in de immunologie. Echter, RT-PCR is duur en tijdrovend, terwijl de gevoeligheid voor ELISA relatief laag is. Dergelijke beperkingen maken ze moeilijk voor klinisch gebruik als eerstelijns en on-site diagnostisch hulpmiddel voor virusdetectie, de weg vrijmaken voor de ontwikkeling door PolyU van de nieuwe op-conversie-biosensor voor nanodeeltjes die gebruikmaakt van een luminescentietechniek voor virusdetectie.

De onderzoekers van PolyU hebben een biosensor ontwikkeld op basis van luminescentietechniek die werkt als twee bijpassende magneetstukken met aantrekkingskracht. Het omvat de ontwikkeling van upconversie-nanodeeltjes (UCNP's) geconjugeerd met een probe-oligo waarvan de DNA-basenparen complementair zijn met die van de gouden nanodeeltjes (AuNP's) griepvirusoligo. Gezien de complementaire aard van de DNA-basenparen van de UCNPs-probe-oligo en AuNPs-griepvirusoligo, ze werken als twee bijpassende stukjes magneet, die zouden worden samengetrokken als gevolg van aantrekkingskracht. Dit proces wordt ook wel oligohybridisatie genoemd. Na te zijn verlicht door een draagbare nabij-infraroodlaserpen, de UCNP's zenden in het oog zichtbaar groen licht uit, terwijl de AuNP's het groene licht zouden absorberen. Men kan de concentratie van het gerichte griepvirus eenvoudig kwantificeren door de afname van de intensiteit van groen licht te meten.

aanvankelijk, PolyU-onderzoekers hebben upconversion LRET gebruikt voor ultragevoelige virusdetectie in vloeistoffasesysteem. Het onderzoeksteam heeft de gevoeligheid van de luminescentie-detectiemethode verder verbeterd door gebruik te maken van een solid phased nanoporous membrane system (NAAO) voor virusdetectie. Omdat het NAAO-membraan uit veel holle kanalen bestaat, ze laten meer ruimte toe voor oligohybridisatie, de gevoeligheid aanzienlijk verhogen met meer dan 10 keer in vergelijking met het vloeistoffasesysteem, bewezen door klinische detectie met behulp van geïnactiveerde virusmonsters.

Niet alleen is het ontwerp en de werking van PolyU's uitvinding eenvoudig, het vereist geen dure instrumenten en geavanceerde operationele vaardigheden, met zijn gevoeligheid vergelijkbaar met traditionele klinische methoden. In vergelijking met conventionele downconversion luminescentietechniek, het veroorzaakt weinig schade aan genetisch materiaal en veroorzaakt geen achtergrondfluorescentie. In aanvulling, aangezien elk virus een unieke genetische sequentie heeft, onderzoekers zouden een complementaire sonde kunnen ontwerpen zodra de genetische sequentie van het beoogde virus bekend is. Met andere woorden, de upconversion LRET-technologie kan op grote schaal worden gebruikt voor de detectie van verschillende soorten virussen door simpelweg de UCNP's capture-probe te wijzigen.

De gerelateerde resultaten zijn onlangs gepubliceerd in ACS Nano en Klein , twee toonaangevende tijdschriften op het gebied van onderzoek naar nanomaterialen. Met de steun van het Innovation and Technology Support Programme, het onderzoeksteam zal doorgaan met het verbeteren van de nano-biosensor voor snelle virusdetectie, waaronder het verhogen van de gevoeligheid en specificiteit, en het ontwikkelen van een matrix voor de detectie van meerdere griepvirussen op een enkel testplatform.