Aptamer-baserte biosensorer kan revolusjonere virusdeteksjon

Aptamer-baserte biosensorer kan revolusjonere virusdeteksjon

Rask og pålitelig virusdeteksjon er et av de viktigste verktøyene for å kontrollere utbrudd, fra sesonginfluensa til globale pandemier som COVID-19. En ny anmeldelse publisert iBioforurensningfremhever store fremskritt i en lovende klasse med diagnostiske verktøy kjent som aptamer-baserte biosensorer som kan bidra til å levere raskere, billigere og mer bærbar virustesting i klinikker, lokalsamfunn og i felten.

Studien, ledet av forskere ved Dalian University of Technology, undersøker hvordan korte tråder av DNA eller RNA, kalt aptamerer, lages og integreres i neste generasjons biosensorer for virusdeteksjon. Aptamerer kan binde seg til virus med høy presisjon, lik antistoffer, men er lettere å produsere, mer stabile ved høye temperaturer og lettere å modifisere for forskjellige sanseplattformer.

Pålitelig virusdeteksjon er grunnlaget for nesten alle offentlige helsereaksjoner, fra pasientdiagnose til utbruddsovervåking. Vår gjennomgang viser at aptamer-baserte biosensorer raskt bygger bro mellom laboratoriets nøyaktighet og praktisk anvendelighet."

Jiuxing Li, tilsvarende forfatter

Tradisjonelle virusdeteksjonsmetoder som cellekultur, antigentesting og PCR har spilt en viktig rolle i sykdomskontroll, men kommer med avveininger. Cellekultur er treg og krever spesielle fasiliteter. Antigentester kan mangle følsomhet. PCR er svært nøyaktig, men krever dyre instrumenter og opplært personell. Disse begrensningene kan forsinke deteksjon, spesielt i miljøer med lite ressurser eller høy etterspørsel.

Aptamer-baserte biosensorer tilbyr en annen tilnærming. Aptamerer velges i laboratoriet gjennom en prosess kalt SELEX, som identifiserer sekvenser som binder seg tett og spesifikt til virale mål. I motsetning til antistoffer er aptamerer fullstendig syntetiske, noe som gir presis kontroll over strukturen, ytelsen og kostnadene deres.

Gjennomgangen skisserer nylige innovasjoner i valg av aptamerer mot virale proteiner eller hele viruspartikler, inkludert avanserte SELEX-teknikker som forbedrer hastighet, effektivitet og bindingsytelse. Denne utviklingen lar aptamere holde tritt med raskt muterende virus, noe som er en pågående utfordring for mange diagnostiske verktøy.

Når de er valgt, kan aptamerer inkorporeres i en rekke biosensorer som konverterer virusbinding til et målbart signal. Forfatterne beskriver elektrokjemiske sensorer som genererer elektriske signaler, fluorescerende og fargeendrende analyser som kan leses visuelt, og avanserte optiske plattformer som overflateplasmonresonans og overflateforsterket Raman-spredning for svært sensitiv deteksjon.

"Disse biosensorene kan utvikles for rask testing utenfor tradisjonelle laboratorier," sa medforfatter Meng Liu. "Noen plattformer kan gi resultater på få minutter, krever minimal prøveforberedelse og kan betjenes med bærbare eller håndholdte enheter."

Det er viktig at gjennomgangen understreker at aptamer-baserte biosensorer ikke er begrenset til klinisk diagnostikk. De viser også et stort potensial for miljøovervåking, mattrygghet og tidlig varslingssystemer som oppdager virus på overflater, i vann eller i luften før utbrudd eskalerer.

Forfatterne adresserer også gjenværende utfordringer, inkludert storskala validering, standardisering og integrering i testarbeidsflyter i den virkelige verden. De bemerker at å kombinere aptamer-teknologi med mikrofluidikk, nanomaterialer og dataanalyseverktøy kan forbedre ytelsen og påliteligheten ytterligere.

"Vårt mål er å gi et klart rammeverk for forskere og utviklere," sa Li. "Ved å forstå både styrkene og gjenværende hindringer, kan vi fremskynde oversettelsen av disse biosensorene fra laboratoriet til praktiske anvendelser."

Ettersom verden fortsetter å forberede seg på fremtidige virale trusler, kan aptamer-baserte biosensorer bli en viktig del av det globale diagnostiske verktøysettet, og gi en raskere og mer fleksibel måte å oppdage virus uansett hvor og når de dukker opp.

Kilder: