Квантовый датчик способен обнаруживать вирусы Covid-19

Квантовый датчик способен обнаруживать вирусы Covid-19

Исследователи из США разработали новый тест на вирус Covid-19 с использованием квантового датчика на основе алмаза.

Математическое моделирование показывает, что квантовый датчик может предложить более быстрое, дешёвое и точное обнаружение вируса Covid-19, включая определение новых штаммов.

Команда из Массачусетского технологического института смоделировала использование центров вакансий азота (NV) в слоях искусственного алмаза для высокочувствительного датчика.

Даже тесты золотой стандартной полимеразной цепной реакции (ПЦР) могут давать ложноотрицательные результаты более 25 процентов. Напротив, анализ команды показывает, что новый тест может давать ложноотрицательные результаты ниже 1 процента. Тест также может быть достаточно чувствительным, чтобы обнаружить всего несколько сотен цепей вирусной РНК всего за секунду.

Новый метод будет включать покрытие наноалмазов, содержащих эти NV-центры, материалом, который магнитно связан с ними и обработан так, чтобы связываться только с определённой последовательностью РНК вируса. Когда вирусная РНК присутствует и связывается с этим материалом, она нарушает магнитную связь и вызывает изменения флуоресценции алмаза, которые легко обнаруживаются с помощью лазерного оптического датчика.

По словам исследователей, датчик использует только недорогие слои искусственного алмаза, и устройства можно масштабировать для одновременного анализа целой партии образцов. Покрытие на основе гадолиния с его РНК-настроенными органическими молекулами может быть получено с использованием обычных химических процессов и материалов, а лазеры, используемые для считывания результатов, сопоставимы с дешёвыми, широкодоступными коммерческими зелёными лазерными указками.

Хотя эта первоначальная работа была основана на подробном математическом моделировании, которое доказало, что система может работать в принципе, команда продолжает работать над преобразованием этого в работающее устройство лабораторного масштаба, чтобы подтвердить прогнозы. «Мы не знаем, сколько времени займет финальная стадия разработки», – сказал исследователь Чанхао Ли.

План состоит в том, чтобы создать базовое лабораторное испытание для проверки принципа работы, а затем поработать над способами оптимизации системы, чтобы заставить её работать с настоящими приложениями для диагностики вирусов.

Междисциплинарный процесс требует сочетания опыта в квантовой физике и инженерии, для создания самих детекторов, а также в химии и биологии, для разработки молекул, которые связываются с вирусной РНК, и для поиска способов связать их с поверхностью алмаза.

По словам Паолы Каппелларо, профессора ядерных наук и профессора ядерной науки в Массачусетском технологическом институте, даже если возникнут сложности при воплощении теоретического проекта в работающее устройство, предполагается настолько низкая вероятность ошибок и появления ложных результатов при его использовании, что это устройство по-прежнему будет иметь сильное преимущество перед стандартными тестами ПЦР.

«И даже если бы точность была такой же, у этого метода всё равно было бы большое преимущество, так как он давал бы результаты за считанные минуты, а не за несколько часов», – добавляет она.

По словам Паолы, основной метод может быть адаптирован к любому вирусу, включая любые новые, которые могут возникнуть, одним лишь путём адаптации соединений, прикреплённых к сенсорам с наноалмазами, к основному материалу конкретного вируса-мишени.


Автор: Ник Флаэрти

Источник: eenews


Поделиться:


Комментарии

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
 


На данном сайте используются cookie для сбора информации технического характера и обрабатывается Ваш IP-адрес. Продолжая использовать этот сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies.