Corona Hızlı Testinde Grafen: Yeni yaklaşım elektriksel sonuçlar üretiyor
Şimdi ikinci bir hat var mı, yok mu? Hızlı gebelik ve korona testlerinin birçok kullanıcısı merak etti. Onay kutuları çalışır çalışmaz, sonuç bazen belirsiz olabilir. Bu testlerde kılcal kuvvet, hedeflenen biyomoleküller raportör moleküller tarafından bağlanana ve bir renk reaksiyonu olarak görselleştirilene kadar test edilecek vücut sıvısını bir kağıt şeridi boyunca çeker. Ayrıca, bazı hızlı testler yalnızca test edilen biyomoleküllerin daha büyük miktarlarına yanıt verir.
Bu nedenle, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, bu kağıt tabanlı mikroakışkan teşhis testlerinin hızını ve düşük maliyetini, net dijital görselleştirmeye izin veren elektronik ölçüm sistemlerinin doğruluğu ve hassasiyeti ile birleştirmek için çalışıyorlar. Zürih’teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde (ETH) Andrew deMello liderliğindeki mikroakışkan uzmanları ve Chih-Jen-Shih liderliğindeki nanoyüzeyler uzmanları bu alanda büyük bir adım attılar.
Grafen selülozdan yapılır
Kağıt test şeritlerindeki selülozu bir lazer gravür makinesinde ince dozlanmış lazer darbeleriyle tanımlanmış nokta grafiklere dönüştürerek ucuz bir elektroakışkan hızlı test geliştirdiler. İletken hale gelen bu elektrot alanları ıslanabilir olmaya devam etti. Aranan biyomolekülün bağlanması, renk reaksiyonu yerine elektronik bir sinyali tetikler. Bu, önceki testlerde net olmayan sonuçlara neden olan düşük konsantrasyonlarda bile çalışır.
DeMello, yöntemin yalnızca hızlı gebelik ve hastalık testlerinin protein tespitine ek olarak başka birçok biyomolekül de gösteren daha güvenilir teşhis testlerine olanak sağlamayacağına dikkat çekiyor. Patojenleri tanımlamak veya düşük molekül ağırlıklı aktif maddelerin (küçük moleküller) konsantrasyonunu ölçmek için DNA ve RNA’yı tespit etmek de mümkündür. Ayrıca teknoloji platformu, su, hava ve toprak örnekleri gibi çevresel örneklerin incelenmesi için de uygundur.
Elektronik ölçüm doğruluğuna sahip hızlı testler geliştirmeye yönelik önceki girişimlerde, çok çeşitli teknolojiler kullanılarak elektrotlar kağıt test şeritlerine yerleştirildi. Ancak bu elektrotlar su itici (hidrofobik) olduğundan, test sıvısı bu noktalara daha fazla taşınamadı. Bu nedenle ETH araştırmacıları elektrotlarını kağıda entegre ederek onu kısmen iletken hale getirmek istediler.
lazer kullanımı
deMello’nun meslektaşı ve baş geliştiricisi Léonard Bezinge, “Selüloz, elektrotlar için zor bir başlangıç malzemesidir çünkü yüksek oksijen içeriği onu çok yanıcı hale getirir,” diye açıklıyor. Selüloz, bağlı glikoz moleküllerinden oluşur. Bu şekerler, yüksek enerjili bir lazer kullanılarak karbon, oksijen ve hidrojen elementlerine ayrılabilir.
Bezinge, selülozun iletken olmayan karbona dönüşmemesi veya tamamen yok olmaması için iki önlem aldı. Kağıdı bir alev geciktirici ile korudu ve ayrıca sürekli yerine darbeli hale getirerek lazerin yoğunluğunu azalttı. Azalan enerji etkisi nedeniyle, karbon atomları kendilerini grafen benzeri bir yapı halinde yeniden düzenlediler.
Ancak saf grafen aynı zamanda su itici olacaktır. Bu nedenle Bezinge, kağıdın yalnızca kısmen grafene dönüştürülmesi ve karbon omurgası üzerindeki oksijen fonksiyonel gruplarının bir kısmının tutulması için lazer maruziyetini ayarladı. Bu gruplar, elektrotların ıslanabilir kalması ve sıvının iletimini kesintiye uğratmaması için su ile etkileşime girer.
Bir kağıt yaprağına uygulanan sensörler.
(Resim: ETH Zürih / Martin Rütsche)
Yeni elektroakışkan testlerin üretimi çok ucuz. Araştırmacılar, tek bir DIN A4 sayfasına 176 sensör yerleştirmeyi başardılar, bu da sadece iki sentlik bir test birim fiyatı anlamına geliyor.
Ayrıca patojenlerin konsantrasyonunu da belirleyin
Oksijen gruplarının da ikinci bir avantajı vardır. Tespit edilecek biyomoleküller için sözde raportör moleküller bunlara bağlanabilir. SARS-CoV-2 antikor ölçümleri söz konusu olduğunda, bunlar viral antijenler ve viral spike protein tespiti için antikorlar olacaktır. Biyomoleküller elektrotlar üzerindeki haberci moleküllere bağlandığında ölçülebilir bir voltaj üretilir. Bu, bağlı biyomolekül miktarı ile orantılıdır.
Bezinge, “Testlerimiz özellikle yalnızca çok hassas bir sonuca değil, aynı zamanda nicel olarak çok doğru bir sonuca da ihtiyacınız olduğunda parlıyor” diyor. Kimya mühendisi, “Covid-19 antikor testleri ile yalnızca antikorların var olup olmadığını bilmek istemezsiniz, aynı zamanda tam konsantrasyonlarını da belirlemek istersiniz” diye devam etti kimya mühendisi.
Diğer şeylerin yanı sıra araştırmacılar, sonucu bir dongle aracılığıyla bir akıllı telefona gönderen hızlı bir Covid 19 testi geliştirdiler. Başka bir deneyde, kanserojen insan papilloma virüsü HPV16’nın genomu tespit edildi. İlk sonuçlar şu anda ön baskı olarak mevcuttur ve henüz inceleme sürecinden geçmemiştir. Bunu Covid-19 antikor testiyle ilgili başka bir uzman yayını takip edecek. ETH araştırmacıları, yöntemleri için geçen yıl zaten bir patent tescil ettirmişti.
(vsz)
Haberin Sonu