Nanotehnologia alimentată de AI ar putea duce la noi teste rapide COVID-19

Detectarea particulelor de virus unic folosind un nanopor solid. Credit: Universitatea Osaka

Oamenii de știință de la Universitatea Osaka dezvoltă o metodă neetichetată pentru identificarea virușilor respiratori pe baza schimbărilor de energie electrică atunci când trec prin nanopori de siliciu, ceea ce poate duce la un nor rapid Covida-19 teste.

Pandemia globală în curs de desfășurare a creat o nevoie urgentă de teste rapide care pot diagnostica prezența SARS-COV-2 virusul, agentul patogen care cauzează COVID-19 și îl deosebește de alte virusuri respiratorii. Acum, cercetătorii din Japonia au demonstrat un nou sistem de identificare cu un singur virion a agenților patogeni respiratori comuni folosind un algoritm pentru a preda utilaje instruite despre schimbările actuale din nanoporii de siliciu. Această lucrare poate duce la teste rapide și precise de screening pentru boli precum COVID-19 și gripă.

Într – un studiu publicat luna aceasta în Senzori ACS Oamenii de știință de la Universitatea Osaka au introdus un nou sistem care utilizează nanopori de siliciu foarte sensibili pentru a detecta chiar și o singură particulă a virusului atunci când este asociat cu un algoritm de învățare automată.

În această metodă, un strat de nitrură de siliciu gros de doar 50 nm suspendat într-o masă de silicon a adăugat nanopori mici, care în sine au doar 300 nm în diametru. Când se aplică o schimbare de tensiune la soluția de pe ambele părți ale masei, ionii se deplasează prin nanopori într-un proces numit electroforeză.

Mișcarea ionilor poate fi monitorizată de curentul pe care îl generează și atunci când o particulă virală intră într-un nanopor, aceasta blochează trecerea unora dintre ioni, ducând la o imersie tranzitorie a curentului. Fiecare imersie reflectă proprietățile fizice ale particulelor, cum ar fi volumul, încărcătura de suprafață și forma, astfel încât acestea să poată fi utilizate pentru a identifica tipul de virus.

Schimbările naturale ale proprietăților fizice ale particulelor de virus au împiedicat anterior implementarea acestei abordări, totuși, folosind învățarea automată, echipa a construit un algoritm de clasificare instruit cu semnale de la viruși cunoscuți pentru a determina identitatea noilor probe. „Prin combinarea sensibilității nanoporoase cu o particulă cu inteligență artificială, am reușit să realizăm o identificare foarte precisă a mai multor specii virale”, explică autorul principal Makusu Tsutsui.

Computerul poate discrimina modificările formelor de undă ale electricității care nu pot fi identificate de ochiul uman, ceea ce permite ca virusul să fie clasificat foarte precis. În plus față de coronavirus, sistemul a fost testat cu agenți patogeni similari – virusul sincițial respirator, adenovirusul, gripa A și gripa B.

Echipa consideră că coronavirusurile sunt deosebit de potrivite pentru această tehnică, deoarece proteinele lor spinoase exterioare pot permite diferitelor tulpini să fie clasificate separat. „Această lucrare va ajuta la dezvoltarea unui kit de testare a virusului care depășește metodele convenționale de inspecție virală”, spune autorul recent Tomoji Kawai.

Comparativ cu alte teste virale rapide, cum ar fi reacția în lanț a polimerazei sau ecranele bazate pe anticorpi, noua metodă este mult mai rapidă și nu necesită reactivi costisitori, ceea ce poate duce la teste diagnostice îmbunătățite pentru particulele virale care par să fie provoacă boli infecțioase precum COVID-19.

Referință: „Platforma digitală de patologie pentru diagnosticarea infecției tractului respirator prin detectări simple multiplex” de Akihide Arima, Makusu Tsutsui, Takeshi Yoshida, Kenji Tatematsu, Tomoko Yamazaki, Kazumichi Yokota Kurokhi, Shun ‘ și Tomos, 16 septembrie 2020, Senzori ACS.
DOI: 10.1021 / accessories.0c01564

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.