智能手机集成的用户友好的电化学生物传感器基于针对SARS-CoV-2 S1蛋白特异的优化Aptamer

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 分析化学 分析化学
• 传染病诊断 诊断 传染病诊断

背景情况:

• 由SARS-CoV-2引起的COVID-19为全球健康带来了重大挑战,需要快速的诊断解决方案.
• SARS-CoV-2 尖端 (S) 蛋白质,特别是 S1 子单元,对于病毒进入至关重要,并作为早期检测的关键生物标志物.
• 现有的诊断方法在速度,成本和可移植性方面面临限制,以实现广泛及时的查.

研究的目的:

• 开发一种一次性,低成本和便携式电化学生物传感器,用于敏感和选择性检测SARS-CoV-2 S1蛋白.
• 优化基于aptamer的识别和电化学信号传导,以提高诊断性能.
• 评估生物传感器在诊断COVID-19时在护理点 (POC) 使用的潜力.

主要方法:

• 使用笔石墨电极 (PGEs) 制造一次性电化学生物传感器,其功能与优化aptamers (优化器) 相结合.
• 优化关键参数,包括aptamer度,相互作用时间,氧化还原探头度和静止时间,使用微分脉冲电量计 (DPV).
• 通过ferri/ferrocyanide氧化还原探针验证传感器性能,并评估对相关抗原和人工唾液的选择性.

主要成果:

• 优化的生物传感器显示在缓冲液中超低检测极限 (LOD) 为18.80 ag/mL,在人工唾液中为14.42 ag/mL.
• 实现了从10-1到10-4fg/mL的宽线性检测范围,表明了广泛的适用性.
• 对血凝素抗原和MERS-CoV-S1蛋白质表现出极好的选择性,证实了对SARS-CoV-2 S1.1的特异性.

结论:

• 这项研究介绍了第一个使用在一次性PGEs上针对SARS-CoV-2 S1检测优化aptamers的电压生物传感器.
• 开发的生物传感器为早期COVID-19诊断提供了一个强大的,可在现场部署的平台,具有高灵敏度和选择性.
• 与智能手机连接的便携式电位器集成突出了其在可访问的临床检测方面的强大潜力.