کیت تشخیص سریع کرونا با پرینت سه‌بعدی نانوذرات جت آئروسل
تشخیص به‌موقع، کلید اصلی کنترل همه‌گیری‌هاست. پژوهشگران دانشگاه «کارنگی ملون» (Carnegie Mellon) با استفاده از فناوری «پرینت سه‌بعدی جت آئروسل» (Aerosol Jet 3D Printing)، کیت تشخیص سریعی برای آنتی‌بادی‌های COVID-19 طراحی کردند. این دستاورد به مطالعات واکسن و بررسی پاسخ‌های ایمنی سرعت می‌بخشد.
کیت تشخیص سریع کرونا
فناوری ساخت حسگر
این کیت از نانوالکترودهای پیشرفته بهره می‌برد:
- پوشش گرافنی: نانوپولک‌های «گرافن اکسید کاهش‌یافته» (rGO) سطح الکترودها را می‌پوشانند.
- اتصال آنتی‌ژنی: آنتی‌ژن‌های اختصاصی ویروس کرونا روی این بستر قرار می‌گیرند.
- یکپارچه‌سازی: الکترودها درون یک تراشه میکروفلوییدیک جای می‌گیرند تا مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل کنند.
عملکرد سیستم در ثانیه
هنگام ورود نمونه به حسگر، آنتی‌بادی‌ها به آنتی‌ژن‌های روی سطح الکترود متصل می‌شوند. این اتصال انتخابی، امپدانس الکتریکی مدار را تغییر می‌دهد. دستگاه طیف‌سنجی امپدانس این تغییرات را شناسایی و بلافاصله تحلیل می‌کند.
- دقت بالا: پروتئین اسپایک (S1) و دامنه اتصال گیرنده (RBD) را در غلظت‌های بسیار ناچیز (در حد فمتومولار) شناسایی می‌کند.
- اتصال هوشمند: نتایج تحلیل‌شده مستقیماً روی تلفن هوشمند نمایش داده می‌شود.
- قابلیت استفاده مجدد: محلول‌های شیمیایی با pH پایین، آنتی‌بادی‌ها را از آنتی‌ژن جدا کرده و حسگر را در کمتر از یک دقیقه پاکسازی می‌کنند.
فرآیند چاپ جت آئروسل
تولید این حسگرها کاملاً دقیق است:
- ایجاد آئروسل: انرژی فراصوت، جوهر طلا را به قطرات ریز تبدیل می‌کند.
- انتقال گاز: گاز نیتروژن این قطرات را به سمت نازل هدایت می‌کند.
- پرینت لایه‌ای: میکروستون‌ها لایه‌به‌لایه روی الکترود کار پرینت می‌شوند.
- تبخیر سریع: دمای بالای صفحه چاپ، بلافاصله حلال را تبخیر و لایه را تثبیت می‌کند؛ بنابراین نیازی به ساختار پشتیبان (Support) نیست.
چشم‌انداز کاربردی
این پلت‌فرم سنجش، فراتر از کرونا عمل می‌کند. طراحی ماژولار از خدمات چاپ زیستی است که امکان شناسایی سایر نشانگرهای زیستی بیماری‌های عفونی نظیر ابولا، اچ‌آی‌وی و زیکا را فراهم می‌سازد. ترکیب پرینت سه‌بعدی و میکروفلوییدیک، آینده‌ای سریع‌تر و ارزان‌تر برای تشخیص پزشکی رقم می‌زند.
منبع کیت تشخیص سریع کرونا
Ali A, Hu C, Jahan S et al., 2021. Sensing of COVID-19 antibodies in seconds via aerosol jet nanoprinted reduced-graphene-oxide-coated 3D electrodes. Advanced Materials, doi:10.1002/adma.202006647.
