Selon une étude menée par Harvard University publiée dans Nature Biotechnology, les chercheurs ont trouvé un moyen d'intégrer des réactions de biologie synthétique dans les tissus, créant des biocapteurs portables qui peuvent être personnalisés pour détecter les agents pathogènes et les toxines et alerter le porteur.
Les chercheurs ont intégré cette technologie dans des masques faciaux standard pour détecter la présence du virus SARS-CoV-2 dans l'haleine d'un patient. Le masque activé par un bouton donne des résultats en 90 minutes à des niveaux de précision comparables aux tests de diagnostic standard basés sur les acides nucléiques tels que les réactions en chaîne par polymérase (PCR).
Comme le soulignent les chercheurs, ;e biocapteur SARS-CoV-2 est l'aboutissement de trois années de travail sur ce que l'équipe appelle leur technologie portable sans cellules lyophilisées (wFDCF), qui s'appuie sur des itérations antérieures créées dans le laboratoire de Wyss Core Faculty La technique consiste à extraire et à lyophiliser la machinerie moléculaire que les cellules utilisent pour lire l'ADN et produire de l'ARN et des protéines. Ces éléments biologiques ont une longue conservation et leur activation est simple. Il suffit d'ajouter de l'eau. Des circuits génétiques synthétiques peuvent être ajoutés pour créer des biocapteurs capables de produire un signal détectable en réponse à la présence d'une molécule cible.
Les chercheurs ont d'abord appliqué cette technologie au diagnostic en l'intégrant dans un outil pour lutter contre l'épidémie de virus Zika en 2015. Ils ont créé des biocapteurs capables de détecter des molécules d'ARN dérivées d'agents pathogènes et les ont couplés à une protéine indicatrice colorée ou fluorescente, puis ont intégré le circuit génétique. sur papier pour créer un diagnostic portable, précis et bon marché. Après avoir réussi à intégrer leurs biocapteurs dans du papier, ils se sont ensuite donné pour objectif de les rendre portables.
Les chercheurs ont fait appel à toutes les ressources dont elle disposait à l'Institut Wyss pour créer leurs masques faciaux de détection de COVID-19, y compris les interrupteurs au pied développés dans le laboratoire du membre de la faculté Peng Yin et les capteurs SHERLOCK développés dans le laboratoire Collins. Le produit final se compose de trois réactions biologiques lyophilisées différentes qui sont séquentiellement activées par la libération d'eau d'un réservoir via une simple pression sur un bouton.
La première réaction ouvre la membrane du virus SARS-CoV-2 pour exposer son ARN. La deuxième réaction est une étape d'amplification qui produit de nombreuses copies double brin du gène codant Spike à partir de l'ARN viral. La réaction finale utilise la technologie SHERLOCK basée sur CRISPR pour détecter tout fragment de gène Spike et, en réponse, coupe une molécule sonde en deux morceaux plus petits qui sont ensuite signalés via une bandelette de dosage à flux latéral. Qu'il y ait ou non des fragments de Spike disponibles à couper dépend du fait que le patient a le SRAS-CoV-2 dans son souffle. Cette différence se reflète dans les changements d'un simple motif de lignes qui apparaît sur la partie de lecture de l'appareil, semblable à un test de grossesse à domicile.
Selon les chercheurs, le masque facial wFDCF est le premier test d'acide nucléique SARS-CoV-2 qui atteint des taux de précision élevés comparables aux tests RT-PCR standard d'or actuels tout en fonctionnant pleinement à température ambiante, éliminant le besoin d'instruments de chauffage ou de refroidissement et permettant le dépistage rapide de échantillons de patients en dehors des laboratoires.
Les chercheurs démontrent qu'un réseau de câbles à fibres optiques peut être intégré à leur technologie wFCDF pour détecter la lumière fluorescente générée par les réactions biologiques, indiquant la détection de la molécule cible avec un haut niveau de précision. Ce signal numérique peut être envoyé à une application pour smartphone qui permet au porteur de surveiller son exposition à une vaste gamme de substances.
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