Microfluidic chip detects COVID antibodies in seconds / Il chip microfluidico rileva gli anticorpi COVID in pochi secondi
Microfluidic chip detects COVID antibodies in seconds / Il chip microfluidico rileva gli anticorpi COVID in pochi secondi
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Using a minuscule drop of blood of just five microlitres, the platform can identify the presence of two of the virus’s antibodies – spike S1 protein and receptor binding domain (RBD). Even low concentrations of antibodies below one picomolar (0.15 nanograms per millilitre) can be detected by the device, which relies on an electrochemical reaction within the microfluidics to send a signal to a nearby smartphone or computer. The research is published in Advanced Materials.
“We utilised the latest advances in materials and manufacturing such as nanoparticle 3D printing to create a device that rapidly detects COVID-19 antibodies,” said Rahul Panat, an associate professor of mechanical engineering at Carnegie Mellon who uses specialised additive manufacturing techniques across his biomedical research.
To create the device, the team used an additive technique known as aerosol jet 3D printing. Tiny, inexpensive gold micropillar electrodes were printed at nanoscale by thermally sintering aerosol droplets together. This causes a rough, irregular surface that provides increased surface area of the micropillars and an enhanced electrochemical reaction, where antibodies can latch on to antigens coated on the electrode. The specific geometry allows the micropillars to load more proteins for detection, resulting in very accurate, quick results.
According to the Carnegie Mellon team, the test has a very low error rate because the binding reaction between the antibody and antigen used in the device is highly selective, and the team was able to exploit this natural phenomenon to its advantage. In addition to detecting COVID antibodies, the platform can also be used to gauge immune response in individuals, which could prove useful as COVID vaccines are rolled out across the world.
“Because our technique can quantify the immune response to vaccination, it is very relevant in the current environment,” said Panat.
As the sensing platform is generic, it could also be used for the rapid detection of biomarkers for other highly infectious diseases such as Ebola, HIV, and Zika.
ITALIANO
Gli ingegneri della Carnegie Mellon University di Pittsburgh hanno utilizzato la stampa 3D per creare un chip microfluidico che rileva gli anticorpi COVID in 10-12 secondi.
Utilizzando una minuscola goccia di sangue di soli cinque microlitri, la piattaforma può identificare la presenza di due degli anticorpi del virus: la proteina spike S1 e il dominio di legame del recettore (RBD). Anche basse concentrazioni di anticorpi inferiori a un picomolare (0,15 nanogrammi per millilitro) possono essere rilevate dal dispositivo, che si basa su una reazione elettrochimica all'interno della microfluidica per inviare un segnale a uno smartphone o computer nelle vicinanze. La ricerca è pubblicata su Advanced Materials .
"Abbiamo utilizzato gli ultimi progressi nei materiali e nella produzione come la stampa 3D di nanoparticelle per creare un dispositivo che rileva rapidamente gli anticorpi COVID-19", ha affermato Rahul Panat, professore associato di ingegneria meccanica presso la Carnegie Mellon che utilizza tecniche di produzione additiva specializzate nella sua biomedicina ricerca.
Per creare il dispositivo, il gruppo ha utilizzato una tecnica additiva nota come stampa 3D a getto aerosol. Elettrodi micropillari d'oro piccoli ed economici sono stati stampati su scala nanometrica sinterizzando termicamente insieme goccioline di aerosol. Ciò provoca una superficie ruvida e irregolare che fornisce una maggiore area superficiale dei micropillari ed una reazione elettrochimica potenziata, dove gli anticorpi possono attaccarsi agli antigeni rivestiti sull'elettrodo. La geometria specifica consente ai micropillari di caricare più proteine per il rilevamento, ottenendo risultati rapidi e molto precisi.
Secondo il gruppo di Carnegie Mellon, il test ha un tasso di errore molto basso perché la reazione di legame tra l'anticorpo e l'antigene utilizzato nel dispositivo è altamente selettiva e il gruppo è stato in grado di sfruttare questo fenomeno naturale a proprio vantaggio. Oltre a rilevare gli anticorpi COVID, la piattaforma può essere utilizzata anche per misurare la risposta immunitaria negli individui, il che potrebbe rivelarsi utile quando i vaccini COVID vengono lanciati in tutto il mondo.
"Poiché la nostra tecnica può quantificare la risposta immunitaria alla vaccinazione, è molto rilevante nell'ambiente attuale", ha detto Panat.
Poiché la piattaforma di rilevamento è generica, potrebbe essere utilizzata anche per il rilevamento rapido di biomarcatori per altre malattie altamente infettive come Ebola, HIV e Zika.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/microfluidic-chip-detects-covid-antibodies-in-seconds/
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