enero 20, 2022

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El biosensor de nanohojas COVID-19 detecta la proteína de pico en 2 horas

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Según un nuevo estudio publicado en la revista Ley electroquímica, un grupo de investigadores ha desarrollado con éxito un inmunosensor electroquímico para la identificación rápida de la proteína pico del anticuerpo SARS-CoV-2 (COVID-19).

Stady: Inmunosensor electroquímico asistido por imán basado en nanoláminas de Pd-Au de superficie limpia para la detección sensible de la proteína de pico SARS-CoV-2. Haber de imagen: Leonid Altman / Shutterstock.com

La detección y el seguimiento de pequeñas cantidades de SARS-CoV-2 en las etapas iniciales de la enfermedad pueden reducir la propagación asintomática de la pandemia de COVID-19 en curso.

La pandemia de coronavirus de 2019 tuvo un impacto terrible en la humanidad de todo el mundo. El número de personas expuestas al virus ha superado los 250 millones y sigue aumentando a partir de enero de 2021.

Como resultado, el virus SARS-CoV-2, que puede causar diversos grados de infección respiratoria, se ha examinado rigurosamente para reducir las tasas de infección. La infección se propaga por varias vías de contacto y sin contacto, y no hay signos clínicos evidentes en las primeras etapas. Como resultado, las pruebas virales rápidas son una forma esencial de ayudar a mitigar la epidemia.

Diagrama esquemático de un inmunosensor electroquímico asistido por imanes basado en nanohojas de Pd-Au.

Diagrama esquemático de un inmunosensor electroquímico asistido por imanes basado en nanohojas de Pd-Au. © Zhao, J. et al. (2022)

Métodos de detección del SARS-COV-2

El SARS-CoV-2 se detecta actualmente en el sistema de salud pública utilizando tecnología de PCR dirigida a ARN y un método ELISA dirigido a anticuerpos. Sin embargo, el enfoque de la PCR lleva tiempo, especialmente para un número tan grande de virus; El método de detección de anticuerpos ELISA no es ideal para la prueba inicial de COVID-19 porque es más adecuado para la fase de recuperación después del tratamiento.

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Como resultado, el anticuerpo que reside en el individuo afectado está recibiendo mayor atención como un foco de detección potencial. La proteína S, que facilita la adhesión a las células huésped, es el objetivo de identificación más prometedor entre los muchos indicadores antigénicos predichos. Para el diagnóstico precoz de MERS-CoV, es fundamental establecer e implementar técnicas viables para la monitorización y detección del antígeno S1 en muestras respiratorias.

Importancia y limitaciones de los sensores electroquímicos

Los biosensores electroquímicos con la capacidad de convertir variaciones de poderosos materiales bioactivos en impulsos eléctricos han mostrado mucha esperanza.

El sistema de identificación electroquímica tiene los beneficios de una alta capacidad de respuesta y facilidad de manejo, y tiene un gran potencial para desarrollar estrategias como el monitoreo por control remoto o la detección rápida en el sitio con un teléfono celular.

La nanoestructura de metal noble multicapa tiene una alta conductividad eléctrica, un área de superficie amplia y una estructura de superficie fácilmente modificable. Los nanomateriales metálicos de capa fina creados mediante la introducción o conversión de otros iones metálicos son un tipo de dicho compuesto y pueden proporcionar una amplia gama de opciones de diseño y rendimiento.

(a) y (b) Imágenes TEM de MNP.  (c) Imágenes de MNP en agua antes y después de la separación magnética.  (D) y (E) representan espectroscopia FT-IR y potenciales zeta antes y después de la modificación Ab de MNP, respectivamente.

(a) y (b) Imágenes TEM de MNP. (c) Imágenes de MNP en agua antes y después de la separación magnética. (D) y (E) representan espectroscopia FT-IR y potenciales zeta antes y después de la modificación Ab de MNP, respectivamente. © Zhao, J. et al. (2022)

Sin embargo, muchos nanomateriales multicapa delgados requieren la adición de una gran cantidad de factores y modificadores, así como entornos de producción extremos, que restringen en gran medida sus grupos reactivos y limitan su eficacia intrínseca. Además, los métodos simples para hacer nanomateriales apilados bimetálicos con superposiciones de superficies heterogéneas limpias son muy raros.

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Nanopartículas magnéticas para la detección de virus

En esta pandemia de COVID-19, las nanopartículas magnéticas (MNP) están ofreciendo muchos beneficios en el reconocimiento de virus.

Las etiquetas magnéticas pueden ayudar en la extracción y el refuerzo rápidos al mismo tiempo que son rentables. Aunque las propiedades magnéticas de MNP se han investigado rigurosamente, su uso en pruebas rápidas y precisas, como el SARS-CoV-2, no se ha investigado exhaustivamente. En aplicaciones bioelectroquímicas, las MNP pueden reducir la cantidad de preparación de muestras al tiempo que simplifican el enfoque.

En este trabajo, los investigadores desarrollaron un reactivo electroquímico basado en una nanoplaca de Pd-Au para la identificación rápida de la proteína S1.

Las capas de detección y unión se eligen para que sean nanohojas de Pd-Au. El consumible es papel Pd de superficie limpia. El método de preparación completo se realizó a temperatura ambiente sin productos químicos ni aceleradores de superficie.

(A) Curva de respuesta de DPV inducida por diferentes concentraciones de proteína S1 (n = 3).  (B) Relación entre la concentración de proteína S1 y la corriente máxima de DPV.  Recuadro: gráfico actual frente al logaritmo de la concentración de proteína S1.

(a) Curva de respuesta de DPV inducida por diferentes concentraciones de proteína S1 (n = 3). (B) Relación entre la concentración de proteína S1 y la corriente máxima de DPV. Recuadro: gráfico actual frente al logaritmo de la concentración de proteína S1. © Zhao, J. et al. (2022)

Conclusión y perspectivas

En conclusión, se desarrolló un biosensor electroquímico para la detección de la proteína S1 del SARS-CoV-2, con un LOD de 0,0072 ng ml y una banda de detección amplia.

La alta conductividad, la amplia superficie de la nanoestructura, la transmisión de señales y los mecanismos de transporte magnético de las MNP se adoptaron con estas propiedades. En dos horas, se puede completar todo el proceso de detección. El excelente rendimiento de este biomarcador, que puede utilizarse para la detección temprana de anticuerpos virales, se demostró mediante los resultados de la medición en muestras de PBS y orofaríngeas.

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El presente estudio identifica un método simple y eficiente para fabricar biosensores electroquímicos basados ​​en nanomateriales metálicos para la identificación rápida del antígeno SARS-CoV-2. Esta tecnología ofrece sugerencias útiles para desarrollar herramientas de diagnóstico más rápidas, rentables y únicas para ayudar al personal médico a anticipar la gravedad de la enfermedad viral en las personas infectadas.

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referencia

Zhao, J. y col. (2022) Inmunosensor electroquímico asistido por imán basado en nanohojas de Pd-Au de superficie limpia para la detección sensible de la proteína de pico SARS-CoV-2. Ley electroquímica. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468621020491?via%3Dihub

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