Reverse transcriptie-polymerase kettingreactie (RT-PCR) was de gouden standaard voor diagnose tijdens de COVID-19-pandemie. Echter, het PCR-gedeelte van de test vereist omvangrijk, dure machines en duurt ongeveer een uur om te voltooien, waardoor het moeilijk is om snel iemand te diagnosticeren op een testlocatie. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS Nano hebben een plasmofluïdische chip ontwikkeld die in slechts ongeveer acht minuten PCR kan uitvoeren, die de diagnose tijdens huidige en toekomstige pandemieën zouden kunnen versnellen.

Snelle diagnose van COVID-19 en andere zeer besmettelijke virale ziekten is belangrijk voor tijdige medische zorg, quarantaine en contactopsporing. Momenteel, RT-PCR – die enzymen gebruikt om kleine hoeveelheden viraal RNA om te zetten in DNA, en vervolgens het DNA amplificeren zodat het kan worden gedetecteerd door een fluorescerende sonde –– is de meest gevoelige en betrouwbare diagnostische methode. Maar omdat het PCR-gedeelte van de test 30-40 cycli van verwarming en koeling in speciale machines vereist, het duurt ongeveer een uur om uit te voeren, en monsters moeten doorgaans naar een laboratorium worden gestuurd, wat betekent dat een patiënt meestal een dag of twee moet wachten om hun diagnose te ontvangen. Ki-Hun Jeong en collega's wilden een plasmofluïdische PCR-chip ontwikkelen die minuscule hoeveelheden vloeistoffen snel kan verwarmen en koelen, waardoor nauwkeurige point-of-care-diagnose in een fractie van de tijd mogelijk is.

De onderzoekers bedachten een polydimethylsiloxaanchip ter grootte van een postzegel met een microkamerarray voor de PCR-reacties. Wanneer een druppel monster aan de chip wordt toegevoegd, een vacuüm trekt de vloeistof in de microkamers, die zijn gepositioneerd boven glazen nanopilaren met gouden nano-eilanden. eventuele microbellen, die de PCR-reactie kunnen verstoren, door een luchtdoorlatende wand naar buiten diffunderen. Wanneer een witte LED onder de chip brandt, de gouden nano-eilanden op de nanopilaren zetten licht snel om in warmte, en daarna snel afkoelen als het licht uit is. De onderzoekers testten het apparaatje op een stukje DNA met een SARS-CoV-2-gen, 40 verwarmings- en koelcycli en fluorescentiedetectie in slechts vijf minuten, met nog eens drie minuten voor het laden van monsters. De versterkingsefficiëntie was 91%, terwijl een vergelijkbaar conventioneel PCR-proces een efficiëntie van 98% heeft. Met de stap reverse transcriptase toegevoegd voorafgaand aan het laden van het monster, de volledige testtijd met de nieuwe methode kan 10 tot 13 minuten duren, in tegenstelling tot ongeveer een uur voor typische RT-PCR-tests. Het nieuwe apparaat kan veel mogelijkheden bieden voor snelle point-of-care-diagnostiek tijdens een pandemie, zeggen de onderzoekers.