Il GIST sta sviluppando sensori a fluorescenza per rilevare l’influenza

Ripetute pandemie influenzali, come quelle verificatesi durante la prima guerra mondiale, l’epidemia di sindrome respiratoria del Medio Oriente da coronavirus (MERS-CoV) negli anni 2000 e la pandemia di COVID-19 negli ultimi anni hanno reso chiaro che le malattie respiratorie virali contagiose spesso causano riapparizioni nella linea temporale della storia umana. L’elevata densità di popolazione, lo stretto contatto durante il trasporto e il miglioramento della comunicazione hanno notevolmente aumentato la prevalenza di questa infezione virale.

Per ridurre la trasmissione virale e l’infezione di massa, sono essenziali test diagnostici rapidi in grado di rilevare e identificare i virus per isolare e trattare efficacemente i pazienti infetti. Negli ultimi anni, il dosaggio immunologico a flusso laterale (LFI) basato sulla fluorescenza ha guadagnato popolarità come strumento diagnostico per il rilevamento dei virus. Si tratta di una piattaforma di rilevamento rapido dei virus che utilizza particelle che si illuminano in condizioni di illuminazione speciali in presenza di una carica virale. Tuttavia, le prestazioni di questa piattaforma di rilevamento sono limitate a causa di diversi problemi legati alla sensibilità del rilevamento.

In uno studio recente, un team di ricercatori guidato dal professor Min-Jun Kim del Dipartimento di Chimica dell’Istituto di Scienza e Tecnologia di Gwangju ha dimostrato che questi LFI basati sulla fluorescenza, se potenziati da sensori basati su nanoribbon d’oro (GNR), possono rilevare in modo accurato e rapido le proteine ​​del virus dell’influenza, senza la necessità di complesse apparecchiature diagnostiche di laboratorio. Il loro lavoro è diventato disponibile online il 18 agosto 2023 ed è pubblicato nel volume 17, numero 17 di ACS Nano Il 12 settembre 2023.

A tal fine, il team ha sviluppato Cy5-mSiO₂@GNR Indagini con nanostrutture core per la piattaforma LFI. Questi sensori sono costituiti da un nucleo GNR, ovvero un guscio di silice mesoporosa (mSiO₂) e la molecola fluorescente cianina 5 (Cy5). Questo nuovo sistema di biorilevamento aggira i problemi comuni associati all’LFI basato sulla fluorescenza, come il fotosbiancamento dei fluorofori e la bassa resa quantica, sfruttando la fluorescenza potenziata dai metalli (MEF). “La piattaforma che abbiamo sviluppato utilizza un fenomeno in cui le interazioni tra luce e materia in prossimità di nanoparticelle metalliche danno origine a un effetto plasmonico, producendo una forte fluorescenza. I principali fattori che determinano questo effetto sono la distanza e la sovrapposizione spettrale del metallo e del fluoroforo Nel sistema MEF”, spiega il professor Kim.

Il team ha quindi sottoposto Cy5-mSiO₂@GNR studia una serie di test teorici e sperimentali per studiare la dipendenza del comportamento della fluorescenza dalla distanza tra GNR e Cy5 regolando lo spessore di mSiO₂ coincidenza. Hanno scoperto che uno spessore di 10,3 nm era ottimale per il guscio, regolando così lo stato morfologico del sistema MEF per ottenere un effetto di fluorescenza potenziato.

Inoltre, hanno dimostrato l’applicabilità delle sonde MEF migliorate integrandole nella piattaforma LFI per il rilevamento del virus dell’influenza A (IAV). Grazie alla maggiore fluorescenza, il sistema MEF-LFI è stato in grado di rilevare IAV anche a concentrazioni molto basse di 1,85 pFo ml^-1 Entro 20 minuti. Ha inoltre mostrato un’elevata specificità verso l’IAV anche in presenza di altri virus, come MERS-CoV e COVID-19. Inoltre, questo sistema di biosensing è stato in grado di identificare l’IAV da campioni clinici di pazienti con una precisione notevole, superiore al 99%.

Sottolineando il potenziale futuro di questa piattaforma, il professor Kim aggiunge: “I risultati di questa ricerca non solo possono trasformare i test rapidi in ambito sanitario, ma possono anche essere estesi ad altre forme di diagnostica biomolecolare, con l’obiettivo finale di migliorare la qualità dei test per persone.” vita.”

Nuovo Cy5-mSiO₂La piattaforma LFI basata su @GNR può davvero essere un potente strumento diagnostico presso il punto di cura per il rilevamento precoce e lo screening dell’IAV e di altri virus, anche in condizioni di emergenza!

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riferimento

ID digitale: https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02651

Informazioni sull’Istituto di scienza e tecnologia di Gwangju (GIST)

Il Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) è un’università orientata alla ricerca situata a Gwangju, in Corea del Sud. Fondata nel 1993, GIST è diventata una delle scuole più prestigiose della Corea del Sud. L’università mira a creare un forte ambiente di ricerca per stimolare il progresso nella scienza e nella tecnologia e per rafforzare la cooperazione tra programmi di ricerca internazionali e locali. Con il suo motto “Orgoglioso innovatore della scienza e della tecnologia del futuro”, GIST ha costantemente ricevuto una delle classifiche universitarie più alte in Corea. http://www.gist.ac.kr/.

Informazioni sul professor Min Joon Kim

Il dottor Min Joon Kim è professore di chimica presso l’Istituto di scienza e tecnologia di Gwangju. Il suo lavoro è attualmente concentrato sullo sviluppo di biosensori di prossima generazione che dimostrino prestazioni di rilevamento sensibili e accurate per la diagnosi e il monitoraggio precoce delle malattie. Il professor Kim e il suo team stanno lavorando alla progettazione di nuove piattaforme di rilevamento basate su test immunologici e diagnostica molecolare e alla sintesi di sonde mirate efficaci per applicazioni di biorilevamento.