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洞察 | 30秒内测出新冠!佛罗里达大学研究团队开发电化学测定方法正在申请EUA

佛罗里达大学的研究人员开发了一种快速检测SARS-CoV-2的方法,利用电流来测量唾液样本中的病毒存在。


该团队已将该技术授权给Houndstoothe Analytics公司,该公司预计将在今年晚些时候向FDA提交该测试的紧急使用授权。


佛罗里达大学化学工程系教授、测试开发者之一Fan Ren,十多年来一直致力于将传感器用于医疗保健应用,所以大流行病发生的时候,他和他的团队就将他们的技术用于COVID-19。


Ren和他的共同开发者之一Josephine Esquivel-Upshaw,UF牙科学院的教授,已经合作了大约8年,测试中使用的传感器技术最初是应用于心脏病发作的肌钙蛋白测量。


2020年,Ren的团队提出了将该技术用于COVID-19的想法,尽管他们最初开始开发用于鼻咽部样本的测试。Esquivel-Upshaw作为牙医的专业知识使她认为唾液作为一种样本类型是否会更好,因此她和团队进一步调查了唾液是否可以作为一种样本类型。


该检测方法使用了一个一次性条带,一种类似于用于葡萄糖检测的条带,尽管上面没有葡萄糖酶,经过镀金和生物功能化处理,含有连接到一个可重复使用的电路板上的SARS-CoV-2抗体。电路板包括一个晶体管,它在测试时放大反应的信号。


如果带有病毒的唾液样本被放在试纸上,抗体和病毒将结合在一起。在样本放在条形图上之后,电流通过设备和条形图,电流激发了抗体-抗原对,使它们“伸展和扭曲”。


该测试不是检测实际的病毒分子,而是测量电能和该能量的变化来确定SARS-CoV-2的存在。这些变化已被转换为数字读数,不仅显示病毒的存在,而且还显示该样本中的病毒浓度,浓度越高,脉冲越大。


在2月份发表在Journal of Vacuum Science and Technology上的一项研究中,该团队研究了60份通过RT-PCR测试并确定了周期阈值(Ct)的唾液样本,然后在这些相同的样本上使用他们的测试。


该测试能够区分Ct值在17.8到35之间的样本,表明病毒颗粒的浓度较低。据研究人员称,该研究表明“与商业侧向层析测试相比,该传感器技术的检测限较低,后者只对由高病毒浓度组成的样本敏感”。


其他公司和研究人员也已经使用电化学反应来检测SARS-CoV-2。IdentifySensors Biologics是一家位于克利夫兰的公司,正在研究一种基于生物传感器的5分钟COVID-19测试,该测试测量表明病毒存在的电流变化,尽管该测试确实比UF测试耗时更长。


同时,印度国家动物生物技术研究所的研究人员也开发了一种基于电化学传感器的SARS-CoV-2测试,测量电导率。


使用唾液的一个问题是它“容纳一切”。目前,佛罗里达大学团队正在进行研究,以检查交叉反应,这样他们就能确保只有SARS-CoV-2被检测到,而其他分子的存在不会影响测试的性能。


Ren和Esquivel-Upshaw指出,SARS-CoV-2测试的一个关键好处是其相对较低的成本。电路板来自海外供应商,成本为40美元,但大订单可低至25美元,而试纸本身的成本在每条10到12美分之间,而电路板的成本将是一次性的开支。


Ren和Esquivel-Upshaw认为这种测试可以在护理点使用,也可能在家里使用,他们正在与生物技术公司Houndstoothe Analytics合作,通过商业化进程来指导这种测定。


Houndstoothe公司的创始人之一John Nosta说,Houndstoothe公司最近与佛罗里达大学签订了一项全球独家协议,授权该检验,并正在努力使该检验在未来六个月内提交给FDA,以获得EUA。


Nosta赞同Ren和Esquivel-Upshaw对在护理点使用的期望,尽管该公司不一定对其使用情况有一个“硬性目标”。


Nosta说:“我们也许能够设计一种在家里、在现场…在急诊室、甚至在医院都有用的测试。我们现在还不确定这种测试一旦上市将花费多少钱,但估计它将低于100美元,比大多数分子测试便宜。市场不需要昂贵的COVID-19测试,这就是一种最佳选择。”


该公司已经与各种潜在的分销和营销伙伴进行了‘非常初步’的对话,并认为与另一家公司合作符合Houndstoothe的‘最佳利益’,因为“在医疗保健领域,市场准入是一个困难和复杂的动态”。


虽然唾液可能是SARS-CoV-2测试的首选测试介质,但Esquivel-Upshaw指出,该技术几乎可用于任何体液,包括血浆和鼻腔分泌物。它不仅被用于测量肌钙蛋白,而且还被用于检测寨卡病毒,该团队还在研究乳腺癌和口腔癌方面的应用。


它还可以用作pH值传感器,这对肺炎和哮喘等疾病很有帮助,呼吸样本的pH值与疾病的严重程度相关。该团队还想利用该技术研究环境污染,如石油泄漏。


该技术的其他应用也是Houndstoothe的一个重点。SARS-CoV-2测试的定量方面可用于测量病人的免疫状态,以确定他们对COVID-19的免疫力,或为管理使用免疫抑制剂的病人提供指导。


电流的变化对应于特定蛋白质的数量,如免疫球蛋白G,在这种情况下将测量免疫状态的某种标记,“它不会直接检测免疫反应,而是检测免疫状态”。


该公司正在研究它与肌钙蛋白一起使用的一些早期数据,并为该测试制定了‘临床路径’。同时还在探索癌症检验,以及该技术如何有可能被用于检测唾液中与癌症有关的生物标志物,以及尿液中的其他生物活性蛋白。


Ren说:“这项技术有应用于其他液体的能力,再考虑到它的速度和低成本,这可能使它成为诊断行业的新的桂冠,这将改变医疗行业......它可以帮助很多人。”



来源: 诊断科学

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