Droplet biosensing Methode öffnet die Tür für eine schnellere Identifizierung von COVID-19

Droplet biosensing Methode öffnet die Tür für eine schnellere Identifizierung von COVID-19

Mechanical engineering associate professor Jiangtao Cheng und Elektro-und computer engineering assistant professor Wei Zhou entwickelt haben, eine ultrasensitive biosensing-Methode, die könnte drastisch verkürzen die Zeit, die erforderlich ist, um zu überprüfen, das Vorhandensein der COVID-19-virus in einer Probe. Ihre peer-reviewed Forschung wurde veröffentlicht in ACS Nano am 29.

Es gibt erheblichen Raum zur Verbesserung der Tempo der coronavirus testen, Cheng und Zhou gefunden haben. Aktuelle COVID-19 Prüfung erfordert ein paar Stunden in Anspruch nehmen, als Bestätigung für das Vorhandensein des virus erfordert die Extraktion und Vergleich der viralen genetischen Materials, eine Zeit-intensive Prozess erfordert eine Reihe von Schritten. Die Menge der Viren in einer Probenahme ist auch Irrtum, und Patienten, die das virus für einen kürzeren Zeitraum testen negativ, denn es gibt nicht genug von dem virus auszulösen ein positives Ergebnis.

In Cheng und Zhou ‚ s Methode, den gesamten Inhalt einer sampling-Tropfen nachgewiesen werden können, und es ist keine Extraktion oder anderen langwierigen Verfahren. Der Inhalt einer microdroplet kondensiert und charakterisiert in Minuten, die drastische Senkung der Fehlerquote und gibt ein klares Bild von den Materialien vorhanden.

Der Schlüssel zu dieser Methode ist bei der Erstellung einer Oberfläche, über die Wasser mit der Beispiel-Reisen auf unterschiedliche Weise. Auf Oberflächen, auf denen Wassertropfen können „stick“ oder „gleiten“ der entscheidende Faktor ist die Reibung. Oberflächen, die Einführung von mehr Reibung verursachen Wassertröpfchen zu stoppen, in der Erwägung, dass weniger Reibung bewirkt, dass Wassertropfen gleiten über die Oberfläche tabulos.

Die Methode beginnt mit dem stellen einer gesammelten Probe in Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird dann eingeführt in ein engineered Substrat-Oberfläche mit hoher Reibung Regionen. Tröpfchen mit Probe bewegen sich schneller, in einigen Bereichen aber Anker in anderen Orten Dank eines nanoantenna-Beschichtung bringt mehr Reibung. Diese stop-and-go-Wasserrutschen Wassertropfen gerichtet werden und transportiert in einem programmierbaren und rekonfigurierbaren Mode. Die „stopped“ Orte sind sehr klein, weil ein kunstvoll platziert Beschichtung von Kohlenstoff-Nanoröhren auf geätzten micropillars.

Diese vorgeschriebenen stellen mit nanoantennae geschaffen werden, da die aktiven sensoren. Cheng und Zhou-Gruppe heizt die Substratoberfläche, so dass die verankerten Tröpfchen Wasser beginnt zu verdampfen. Im Vergleich mit der natürlichen Verdunstung, diese sogenannten partiellen Leidenfrost-unterstützte Verdampfung stellt eine schwebende Kraft, die bewirkt, dass der Inhalt der Tröpfchen zu schweben in Richtung der nanoantenna als die Flüssigkeit verdampft. Die Masse der Probe Partikel schrumpft in Richtung der eingeschränkten Zentrum des Tropfens Basis, was in einer schnell produzierten Paket von Analyt-Moleküle.

Für die schnelle Erkennung und Analyse der Moleküle mit einem laser-Strahl wird gerichtet auf die Stelle mit der gepackt, in Moleküle zu generieren, die Ihre Schwingungs-Fingerabdruck-Licht-Signale, eine Beschreibung der Moleküle, ausgedrückt in Wellenformen. Diese Methode der laser-feedback aktiviert ist namens surface-enhanced Raman-Spektroskopie.

All dies passiert in nur ein paar Minuten, und das fingerprint-Spektrum und der Häufigkeit der coronavirus kann schnell rausgesucht von einer Aufstellung der zurückgegebenen Daten.