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El biosensor permite el descubrimiento ultrarrápido y económico del SARS-CoV-2

Publicado em 10 agosto 2021

Los obstáculos presentados por la pandemia de COVID-19 han impulsado la tecnología en varios frentes. Uno es el crecimiento de enfoques económicos de diagnóstico médico profesional. Los genosensores son un factor de situación. Basados ??en ácidos nucleicos que encuentran una serie de ADN o ARN directamente correspondiente, los genosensores son biosensores que implementan un cribado masivo para el cribado instantáneo y delicado de productos hereditarios.

Un artilugio de este tipo, actualmente revelado como confiable para descubrir el SARS-CoV-2, en realidad simplemente ha sido generado en Brasil por un grupo multidisciplinario de científicos asociados con diferentes organizaciones y dirigido por el físico Osvaldo Novais de Oliveira Junior, un docente. en el Instituto de Física São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP).

El resultado de la evaluación se puede configurar en 30 minutos, por un precio a escala de laboratorio de mucho menos de 1 dólar estadounidense por genosensor. Las partes del analizador de resistencia, un componente resistente del dispositivo, cuestan mucho menos de 200 dólares estadounidenses. El gadget existe actualmente en la gama de laboratorio, así como la innovación se puede trasladar a cualquier tipo de empresa con los medios para fabricarlo.

“Nuestro genosensor puede inmovilizar una simple tira de ADN utilizada como sonda de captura. En condiciones apropiadas, la tira inmovilizada se une a una tira de ADN complementaria contenida en la muestra líquida a analizar. Este proceso, llamado hibridación, demuestra la presencia de SARS-CoV-2 en la muestra, que puede ser saliva u otro fluido corporal ”, informó la farmacia Juliana Coatrini Soares.

Soares es el primer autor de un breve artículo que explica el estudio, así como publicado en Fronteras de la química de materiales.

Cómo funciona

El dispositivo contiene una monocapa autoensamblada de ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) adherida químicamente a electrodos de vidrio, incluidos cables de oro micrométricos o áreas de superficie que incluyen nanopartículas de oro. Esta atmósfera tiene la capacidad de incapacitar la tira simple de ADN o ARN utilizada como sonda de captura. La hibridación con la tira correspondiente, si existe en el ejemplo, se revela usando variantes en las especificaciones físicas detectadas por espectroscopía de resistencia eléctrica o electroquímica, así como vibración de plasmón de área de superficie local.

“Después de la hibridación, hay un aumento en la resistencia eléctrica en la superficie del sensor, que puede ser monitoreada por un analizador de impedancia de bajo costo que cuesta alrededor de 100 dólares estadounidenses, y desarrollado en nuestro laboratorio por el ingeniero Lorenzo Buscaglia, miembro del grupo. . Otro efecto de la hibridación entre la secuencia de captura y la secuencia complementaria del SARS-CoV-2 es un cambio en el pico de absorbancia en el espectro transmitido, que se puede monitorear mediante resonancia de plasmón superficial localizado usando un espectrofotómetro ”, afirmó la farmacia Paulo Augusto. Raymundo-Pereira, científico de IFSC-USP que participó en el estudio.

El nivel más alto posible de sensibilidad logrado en la investigación representó 0.3 duplicados por microlitro, suficiente para encontrar la serie de ADN en la saliva o en varios otros líquidos corporales. La correspondiente serie de SARS-CoV-2 se detectó adicionalmente utilizando métodos de inteligencia artificial relacionados con fotografías de lentes de microscopio electrónico de barrido obtenidas de genosensores sometidos a numerosos focos diferentes de las series de ADN correspondientes.

“Al aplicar algoritmos de aprendizaje automático al procesamiento de imágenes, pudimos obtener un alto grado de precisión en la distinción entre las diferentes concentraciones de secuencias complementarias de ADN del SARS-CoV-2”, afirmó Raymundo-Pereira.

En los experimentos de descubrimiento, el nivel de sensibilidad de los genosensores se validó en ejemplos de control, que consisten en una serie adversa para el SARS-CoV-2, así como varios otros biomarcadores de ADN no asociados a la infección. El análisis de la información obtenida mediante una estrategia de estimación multidimensional llamada mapeo interactivo de registros (IDMAP) reveló una clara división entre las series de ADN correspondientes en diferentes focos, así como ejemplos que incluyen una serie no complementaria o varios otros biomarcadores de ADN no asociados a SARS-CoV -2.

“La ventaja de utilizar varias metodologías de detección es el modo de operación versátil para que el método de diagnóstico se pueda implementar de acuerdo con la realidad de cada país, o de las diferentes regiones de países continentales como Brasil. Nuestro genosensor también es prometedor como detector de material genético de nuevas variantes de SARS-CoV-2. Para hacer esto, si se conoce la secuencia genética de la variante, simplemente se cambia la tira de ADN simple utilizada como sonda de captura ”, describió Oliveira Junior.

El grupo multidisciplinario que creó el dispositivo estuvo integrado por científicos del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) de la Universidad de São Paulo, el Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP), el Instituto de Ciencias Matemáticas y Computación (ICMC-USP). ), el dispositivo de Instrumentación de la Corporación Brasileña de Investigaciones Agropecuarias (EMBRAPA), así como el Instituto de Investigaciones Pelé Pequeno Príncipe en Curitiba, estado de Paraná.