Un nuevo chip plasmofluídico podría acelerar el diagnóstico durante las pandemias actuales y futuras



La reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa (RT-PCR) ha sido el estándar de oro para el diagnóstico durante la pandemia de COVID-19. Sin embargo, la parte de PCR de la prueba requiere máquinas voluminosas y costosas y tarda aproximadamente una hora en completarse, lo que dificulta el diagnóstico rápido de alguien en un sitio de prueba.

Ahora, los investigadores que informan en ACS Nano han desarrollado un chip plasmofluídico que puede realizar la PCR en solo unos 8 minutos, lo que podría acelerar el diagnóstico durante las pandemias actuales y futuras.

El diagnóstico rápido de COVID-19 y otras enfermedades virales altamente contagiosas es importante para la atención médica, la cuarentena y el rastreo de contactos oportunos. Actualmente, la RT-PCR, que utiliza enzimas para realizar la transcripción inversa de pequeñas cantidades de ARN viral en ADN y luego amplificar el ADN para que pueda ser detectado por una sonda fluorescente, es el método de diagnóstico más sensible y confiable.

Pero debido a que la parte de PCR de la prueba requiere de 30 a 40 ciclos de calentamiento y enfriamiento en máquinas especiales, lleva aproximadamente una hora realizarla y las muestras generalmente deben enviarse a un laboratorio, lo que significa que un paciente generalmente tiene que esperar un día. o dos para recibir su diagnóstico. Ki-Hun Jeong y sus colegas querían desarrollar un chip de PCR plasmofluídico que pudiera calentar y enfriar rápidamente volúmenes minúsculos de líquidos, permitiendo un diagnóstico preciso en el punto de atención en una fracción del tiempo.

Los investigadores diseñaron un chip de polidimetilsiloxano del tamaño de un sello postal con una matriz de microcámaras para las reacciones de PCR. Cuando se agrega una gota de muestra al chip, un vacío empuja el líquido hacia las microcámaras, que se colocan sobre nanopilares de vidrio con nanoislas de oro. Cualquier microburbuja que pueda interferir con la reacción de PCR se difunde a través de una pared permeable al aire.

Cuando se enciende un LED blanco debajo del chip, las nanoislas de oro de los nanopilares convierten rápidamente la luz en calor y luego se enfrían rápidamente cuando se apaga la luz. Los investigadores probaron el dispositivo en una pieza de ADN que contenía un gen SARS-CoV-2, logrando 40 ciclos de calentamiento y enfriamiento y detección de fluorescencia en solo 5 minutos, con 3 minutos adicionales para la carga de la muestra.

La eficiencia de amplificación fue del 91%, mientras que un proceso de PCR convencional comparable tiene una eficiencia del 98%. Con el paso de transcriptasa inversa agregado antes de la carga de la muestra, todo el tiempo de prueba con el nuevo método podría tomar de 10 a 13 minutos, a diferencia de aproximadamente una hora para las pruebas típicas de RT-PCR. El nuevo dispositivo podría brindar muchas oportunidades para el diagnóstico rápido en el punto de atención durante una pandemia, dicen los investigadores.

Fuente:

Referencia de la revista:

Kang, BH., et al. (2021) Reacción en cadena de la polimerasa en chip nanoplasmónica ultrarrápida y en tiempo real para diagnósticos moleculares rápidos y cuantitativos. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.1c02154.

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