நானோகோல்டு 15 நிமிடங்களில் நோயைப் பிடிக்கிறது: ஒரு துளி இரத்தத்தில் நூற்றுக்கணக்கான மூலக்கூறுகளை NasRED படிக்கிறது.

ACS நானோ, NasRED ( நானோ துகள்-ஆதரவு, விரைவான, மின்னணு கண்டறிதல் ) எனப்படும் ஒரு சிறிய நோயறிதல் சோதனையை விவரித்தது: இது தங்க நானோ துகள்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் வாசிப்பைப் பயன்படுத்தி மிகக் குறைந்த செறிவுகளில் - சப்ஃபெம்டோமோலார்/அட்மோலார் நிலை வரை - தொற்றுகளுக்கு ஆன்டிஜென்கள் மற்றும் ஆன்டிபாடிகளைக் கண்டறியிறது. COVID-19 க்கான சோதனை மற்ற நோய்த்தொற்றுகளிலிருந்து துல்லியமான பாகுபாட்டைக் காட்டியது, மறுமொழி நேரம் ~15 நிமிடங்கள், மற்றும் சோதனையின் விலை சுமார் $2. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, உணர்திறன் ELISA ஐ விட ~3000 மடங்கு அதிகம், 16 மடங்கு குறைவான மாதிரி தேவைப்படுகிறது, மேலும் முடிவு 30 மடங்கு வேகமாக உள்ளது.

பின்னணி

• மீண்டும் ஏன் PoC நோயறிதல்கள் மற்றும் அதன் வெற்றியை எவ்வாறு அளவிடுவது. உண்மையான நடைமுறையில், உறுதி செய்யப்பட்ட/உறுதியளிக்கப்பட்ட அளவுகோல்களை பூர்த்தி செய்யும் பாயிண்ட்- ஆன்-சைட், வேகமான, மலிவானது:மலிவு, உணர்திறன், குறிப்பிட்ட, பயனர் நட்பு, விரைவான/வலுவான, உபகரணங்கள் இல்லாத/எளிமையான, டெலிவரி செய்யப்பட்ட பிளஸ் நிகழ்நேர இணைப்பு மற்றும் மாதிரி சேகரிப்பின் எளிமை. பெரும்பாலான "வீட்டு" சோதனைகள் இன்னும் அனைத்து புள்ளிகளையும் உள்ளடக்குவதில்லை, குறிப்பாக "S" - உணர்திறன். எனவே ஆய்வகம் இல்லாமல் ஆய்வக அளவிலான உணர்திறனை வழங்கும் முறைகளுக்கான போட்டி.
• கிளாசிக்ஸ் சிக்கிக் கொள்ளும் இடம்.
  • LAT கீற்றுகள் (ஆன்டிஜென் சோதனைகள்) வேகமானவை மற்றும் மலிவானவை, ஆனால் PCR க்கு எதிரான உணர்திறன் மிதமானது மற்றும் வைரஸ் சுமை/நோயின் நேரத்தைப் பொறுத்தது; சிறந்த கருவிகள் கூட பெரும்பாலும் "ஆய்வக" உணர்திறனைக் கொண்டிருக்கவில்லை.
  • ELISA துல்லியமானது, ஆனால் வினையாக்கிகள், துவைப்பிகள்/ரீடர்கள், இன்குபேஷன்கள் தேவை - இது மணிநேரம் மற்றும் ஒரு ஆய்வகம்; தற்போதுள்ள "மேம்படுத்தப்பட்ட" பதிப்புகள் வரம்புகளைக் குறைக்கின்றன, ஆனால் நெறிமுறை சிக்கலான தன்மையின் விலையில். களத் திரையிடலுக்கு, இவை தடைகள்.
• தங்க நானோ துகள்கள் ஏன்? AuNPகள் பயோசென்சர்களின் பணிக்குதிரையாகும்: அவை ஒரு உச்சரிக்கப்படும் பிளாஸ்மோனிக் எதிர்வினை (திரட்டலின் போது அல்லது சூழல் மாறும்போது உறிஞ்சுதல்/சிதறல் மாற்றங்கள்), புரதம்/அப்டேமர் இணைப்பிற்கான வசதியான மேற்பரப்பு வேதியியல் மற்றும் நல்ல நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. இது "பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட மூலக்கூறு ↔ நானோ துகள்" இணைப்பு சிக்கலான ஒளியியல் இல்லாமல் ஒளியியல்/மின்னணு சமிக்ஞையாக மாற்றப்படும் சோதனைகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.
• எலக்ட்ரோ-/ஆப்டோ-எலக்ட்ரானிக் ரீட்அவுட் ஒரு படி முன்னேறும். PoC இன் திறவுகோல் கண்டறிதலை எளிதாக்குவதாகும்: பெரிய ஸ்பெக்ட்ரோஃபோட்டோமீட்டர்களுக்குப் பதிலாக, LED + எளிய ஃபோட்டோசென்சர்/எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, இலக்கு பிணைப்பின் மீது செயல்பாட்டு நானோ துகள்களின் வெளிப்படைத்தன்மை/சிதறல் அல்லது "தீர்வு" மாற்றத்தைப் படிக்கவும். இத்தகைய திட்டங்கள் குறைந்த கண்டறிதல் வரம்புகளைப் பராமரிக்கும் போது ஒரு பெரிய டைனமிக் வரம்பையும் வேகமான மறுமொழி நேரத்தையும் வழங்குகின்றன. இங்குதான் NasRED பொருந்துகிறது.
• ஆன்டிஜென்கள் மற்றும் ஆன்டிபாடிகள் இரண்டையும் பார்க்க முடிவது ஏன் முக்கியம்? வெவ்வேறு நிலைகளில் உள்ள தொற்றுகளுக்கு, சில இலக்குகள் மற்றவற்றை விட அதிக தகவல் தரக்கூடியவை: ஆரம்பகால செயலில் உள்ள தொற்றுக்கான ஆன்டிஜென், செரோகன்வெர்ஷன் அல்லது நோயெதிர்ப்பு மறுமொழியின் மதிப்பீட்டில் கடந்தகால/தற்போதைய தொற்று உண்மைக்கான ஆன்டிபாடிகள். ஆன்டிஜென்களிலிருந்து ஆன்டிபாடிகளுக்கு (மற்றும் பின்) மட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் "தகுதியாக்கும்" தளங்கள் புதிய நோய்க்கிருமிகள்/பணிகளுக்கு வேகமாக அளவிடப்படுகின்றன.
• இந்தக் குறிப்பிட்ட கட்டுரையின் சூழல். SARS-CoV-2 பற்றிய ஒரு செயல் விளக்கத்தில், NasRED, ஒரு மைக்ரோ வால்யூமில் (சுமார் 6 µl) இருந்து சுமார் 15 நிமிடங்களில் ஆன்டிஜென்கள்/ஆன்டிபாடிகளின் சப்ஃபெம்டோமோலார் அளவுகளைக் கண்டறிந்து, பிற தொற்றுகளிலிருந்து COVID-19 இன் துல்லியமான பாகுபாட்டை நிரூபித்தது; இந்த தளம் நச்சுகள், கட்டி குறிப்பான்கள் போன்றவற்றுக்கு ஏற்றதாக இருப்பதாகக் கூறப்படுகிறது. இது உணர்திறன் மற்றும் வேகத்தில் "ஸ்ட்ரிப்" மற்றும் ஆய்வகத்திற்கு இடையிலான இடைவெளியை மூடுகிறது. இதன் விளைவாக, குறைந்த பரவல் மற்றும் குறைந்த வள அமைப்புகளில் ஆரம்பகால கண்டறிதலுக்கான சாத்தியக்கூறு உள்ளது.
• ஆனால் அதிக உணர்திறன் அபாயங்களுடனும் வருகிறது. வரம்பு குறைவாக இருந்தால், தூய்மை, குறுக்கு-எதிர்வினை கட்டுப்பாடு மற்றும் தவறான-நேர்மறை மேலாண்மைக்கான தேவைகள் அதிகமாகும். எனவே, மேடையில் உள்ள ஒவ்வொரு புதிய "இலக்குக்கும்" மேட்ரிக்ஸ் விளைவுகள் (இரத்தம், உமிழ்நீர், நாசோபார்னக்ஸ்) மற்றும் உண்மையான விநியோகச் சங்கிலிகளில் நுகர்பொருட்களின் நிலைத்தன்மைக்கு தனித்தனி மருத்துவ சரிபார்ப்புகள் மற்றும் அழுத்த சோதனை தேவைப்படுகிறது.
• சோதனைகளின் பரிணாம வளர்ச்சிக்கான தர்க்கரீதியான திசையாக இது ஏன் உள்ளது. இந்தத் துறை ஏற்கனவே பைக்கோமோலார் தடைகளை (டிஜிட்டல் ELISA, மேம்படுத்தப்பட்ட LF வடிவங்கள்) "உடைக்க" கற்றுக்கொண்டுள்ளது, ஆனால் பெரும்பாலும் விலையுயர்ந்த உபகரணங்கள்/சிக்கலான நெறிமுறைகளின் விலையில். எளிய மின்னணு வாசிப்புடன் கூடிய AuNP தளங்கள் அல்ட்ரா-சென்சிட்டிவிட்டியை மலிவான வன்பொருளுடன் இணைக்க முயல்கின்றன - உறுதிப்படுத்தப்பட்ட/மீண்டும் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட அளவுகோல்களுக்கு சரியாக என்ன தேவை.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது?

• தங்க நானோ துகள்கள் அங்கீகார மூலக்கூறுகளால் பூசப்பட்டுள்ளன. வைரஸ் புரதத்தைத் தேட, ஆன்டிபாடிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; நோயாளியின் ஆன்டிபாடிகளைப் பிடிக்க, வைரஸ் ஆன்டிஜென்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• இந்தத் துகள்கள் ஒரு சிறிய மாதிரியில் (ஒரு துளி இரத்தம்/உமிழ்நீர்/நாசி திரவம்) சேர்க்கப்படுகின்றன. மாதிரியில் ஒரு இலக்கு இருந்தால், பெரும்பாலான நானோ துகள்கள் ஒன்றாக ஒட்டிக்கொண்டு குழாயின் அடிப்பகுதியில் குடியேறும். இலக்கு இல்லை என்றால், இடைநீக்கம் மேகமூட்டமாகவே இருக்கும்.
• இந்த சாதனம் திரவத்தின் மேற்பகுதி வழியாக ஒரு LED கற்றையை செலுத்துகிறது, மேலும் ஒரு மின்னணு சென்சார் எவ்வளவு ஒளி கடந்து செல்கிறது என்பதை அளவிடுகிறது: அதிக ஒளி = துகள்கள் "விழுந்துவிட்டன", அதாவது ஒரு இலக்கு உள்ளது. இவை அனைத்தும் பருமனான ஒளியியல் மற்றும் சிக்கலான மாதிரி தயாரிப்பு இல்லாமல்.

புதிய படைப்பில் சரியாக என்ன காட்டப்பட்டது

• கோவிட்-19: நிலையான முறைகள் தோல்வியடையும் நிலைகளில் SARS-CoV-2 ஆன்டிஜென்கள் மற்றும் ஆன்டிபாடிகளை NasRED நம்பத்தகுந்த முறையில் கண்டறிந்தது, மேலும் COVID-19 ஐ மற்ற தொற்றுகளிலிருந்து வேறுபடுத்தியது. முழு கொரோனா வைரஸ் துகள்களுடனான ஈரமான சோதனைகளில், உணர்திறன் அபோட் ஐடி நவ் (ஒரு பிரபலமான மூலக்கூறு சோதனை) உடன் ஒப்பிடத்தக்கது, ஆனால் வேகம்/எளிமையில் ஒரு நன்மையுடன் இருந்தது.
• கண்டறிதல் வரம்பு: குழு உணர்திறனை அணுக்கரு வரம்பிற்குள் தள்ளியது (பத்திரிகைக் குறிப்பிலிருந்து எடுத்துக்காட்டு: "20 ஒலிம்பிக் நீச்சல் குளங்களில் ஒரு துளி மை"). கட்டுரையின் தலைப்பு துணைப் பெண்மை அளவை வலியுறுத்துகிறது.
• மட்டுத்தன்மை: அதே "வெற்று" நானோபிளாட்ஃபார்ம்களை, ஈ. கோலை (ஷிகா நச்சு) முதல் கட்டி குறிப்பான்கள் மற்றும் அல்சைமர் புரதங்கள் வரை பிற இலக்குகளுக்கு விரைவாக மறுநிரலாக்கம் செய்ய முடியும்; இந்த தொழில்நுட்பத்தின் முன்மாதிரி முன்பு சிறிய அளவிலான இரத்தத்திலிருந்து எபோலாவைப் பிடித்தது.

இது ஏன் முக்கியமானது?

• ஆய்வக-தர சோதனை - ஆய்வகம் இல்லாமல். விரைவான, துல்லியமான, குறைந்த விலை பாயிண்ட்-ஆஃப்-கேர் (PoC) சோதனை ஒரு அவசர சுகாதாரத் தேவை. NasRED விரைவான ஸ்ட்ரிப்களுக்கும் "கனமான" ஆய்வகத்திற்கும் இடையிலான இடைவெளியைக் குறைக்கிறது: ஒரு சோதனைக்கு ~$2, ~15 நிமிடங்கள், குறைந்தபட்ச உபகரணங்கள் மற்றும் பயிற்சி. கள நிலைமைகள் மற்றும் குறைந்த வளப் பகுதிகளுக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது.
• குறைந்த பரவலில் ஆரம்பகால கண்டறிதல். வழக்குகள் குறைவாக இருக்கும்போது (ஆரம்பகால வெடிப்புகள், எச்.ஐ.வி/எச்.சி.வி ஆபத்து குழுக்கள், போரெலியோசிஸ்), ஆய்வக சங்கிலிகளைத் தொடங்குவது லாபகரமானது அல்ல, மேலும் நோயாளிகள் வெறுமனே சோதிக்கப்படுவதில்லை. தீவிர உணர்திறன் கொண்ட PoC சோதனை வைக்கோல் குவியலில் ஊசியைத் தேட உங்களை அனுமதிக்கிறது - மேலும் அதை அந்த இடத்திலேயே செய்யுங்கள்.

இது "தரத்தை விட சிறந்தது" எவ்வளவு?

ஆசிரியர்கள் ஒப்பீடுகளை வழங்குகிறார்கள்: ELISA ஐ விட ≈3000× அதிக உணர்திறன், 16× சிறிய மாதிரி அளவு, 30× வேகமான மறுமொழி நேரம்; முழுமையான செறிவுகளில், துணை மைக்ரோலிட்டர்களில் நூற்றுக்கணக்கான மூலக்கூறுகள், "நிலையான ஆய்வக சோதனைகளை விட கிட்டத்தட்ட 100,000 மடங்கு அதிக உணர்திறன்" (நிறுவன வெளியீட்டிலிருந்து மதிப்பிடப்பட்டது). இந்த எண்கள் ஆய்வு நிலைமைகளின் கீழ் வரையறைகளைக் குறிக்கின்றன மற்றும் வெளிப்புற சரிபார்ப்பு தேவை.

"வலி புள்ளிகள்" பற்றி ஏற்கனவே தெளிவாக உள்ளது

• இப்போதைக்கு, மாதிரி தயாரிப்பிற்கு பெஞ்ச்டாப் மினி-சென்ட்ரிஃபியூஜ்கள்/மிக்சர்கள் தேவை; முழு பாக்கெட் அளவிலான வடிவமைப்பையும், சாத்தியமானால், வீட்டு சோதனையையும் இலக்காகக் கொண்டு, குழு மினியேட்டரைசேஷன் மற்றும் ஆட்டோமேஷனில் பணியாற்றி வருகிறது.
• கூறப்பட்ட உலகளாவிய தன்மை (வெவ்வேறு நோய்களுக்கான தொகுதிகள்) காகிதத்தில் சிறப்பாக உள்ளது, ஆனால் மருத்துவமனைக்கு, ஒவ்வொரு பகுப்பாய்வு இலக்குக்கும் (HIV, HCV, போரெலியோசிஸ், முதலியன) தனித்தனி மருத்துவ பரிசோதனைகள் தேவைப்படுகின்றன, குறுக்கு-எதிர்வினைகள், வினைப்பொருள் நிலைத்தன்மை மற்றும் விநியோகச் சங்கிலி தரம் ஆகியவற்றைச் சோதிப்பதன் மூலம்.

இது எங்கே போக முடியும்?

எதிர்காலத்தில், NasRED ஒரு தளமாகத் தெரிகிறது: ஒரு சாதனம் + விரும்பிய மார்க்கருக்கு மாற்றக்கூடிய சென்சார் "இணைப்புகள்". மட்டுத்தன்மை உறுதிப்படுத்தப்பட்டால், இந்த அணுகுமுறை புதிய வெடிப்புகளுக்கான சோதனைகளைப் பயன்படுத்துவதை விரைவுபடுத்தலாம் மற்றும் மருத்துவமனைகள், அவசர சிகிச்சைப் பிரிவுகள், மொபைல் புள்ளிகள் மற்றும் அணுக முடியாத குழுக்களுக்கான மொபைல் குழுக்களில் கூட PoC நோயறிதலை விரிவுபடுத்தலாம்.

மூலம்: சோய் ஒய். மற்றும் பலர். சப்ஃபெம்டோமோலார் மட்டத்தில் SARS-CoV-2 ஆன்டிபாடிகள் மற்றும் ஆன்டிஜென்களின் நானோ துகள்-ஆதரவு, விரைவான மற்றும் மின்னணு கண்டறிதல். ACS நானோ, ஆகஸ்ட் 11, 2025 அன்று வெளியிடப்பட்டது. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c12083