La plataforma de biodetección desarrollada por investigadores de ingeniería de Penn State incorpora grafeno inducido por láser de dos pasos con transistores comerciales para realizar pruebas simultáneas de SARS-CoV-2 y vitamina C. Crédito: Heshmat “Amir” Asgharian/Penn State.
En la era de la pandemia de COVID-19, las pruebas portátiles en el hogar eran cruciales para saber cuándo usar una máscara o aislarse en casa. Ahora, investigadores de ingeniería de Penn State han desarrollado un dispositivo portátil e inalámbrico para detectar simultáneamente el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, y la vitamina C, un nutriente crítico que ayuda a reforzar la resistencia a las infecciones, mediante la integración de transistores comerciales con láser impreso. -grafeno inducido.
Sus resultados fueron publicado como artículo de portada de la edición de noviembre de 2024 de Interfaces y materiales aplicados de ACS. Al detectar simultáneamente el virus y los niveles de vitamina C, la prueba podría ayudar a las personas y a sus proveedores de atención médica a decidir opciones de tratamiento más efectivas, dijeron los investigadores. Por ejemplo, alguien con niveles bajos de vitamina C puede beneficiarse de un refuerzo suplementario, mientras que alguien con niveles normales o altos de vitamina C puede necesitar considerar otras opciones.
«Hay varios estudios que muestran que la vitamina C puede ayudar a controlar los síntomas de infecciones respiratorias virales como el SARS-CoV-2», dijo la autora correspondiente Aida Ebrahimi, profesora asociada de ingeniería eléctrica e ingeniería biomédica Thomas and Sheila Roell Early Career. y de ciencia e ingeniería de materiales. «Existen plataformas de prueba para vitamina C, pero son voluminosas, costosas y no adecuadas para pruebas en el lugar de atención, en el hogar. Nuestro dispositivo es portátil, fácil de operar y puede detectar vitamina C y SARS-CoV-2 simultáneamente. con la opción de agregar nuevas moléculas objetivo a la misma plataforma de prueba en el futuro».
Los investigadores optaron por probar la vitamina C y el SARS-CoV-2 no solo por su importancia clínica para los pacientes, sino también para demostrar la versatilidad de su enfoque de prueba.
«Utilizamos la vitamina C y el SARS-CoV-2 como objetivos modelo para demostrar la aplicabilidad de nuestro enfoque para detectar biomarcadores con los dos tipos comunes de sensores utilizados en la comunidad de biosensores: aquellos con un elemento de captura para ‘capturar’ las moléculas objetivo, y aquellos que no lo tienen», afirmó Ebrahimi. «Usamos las moléculas para mostrar nuestra mejora en la funcionalidad de la prueba en comparación con los métodos existentes».
Después de procesar una pequeña muestra de saliva, el dispositivo envía los resultados de forma inalámbrica al teléfono celular del usuario, explicó Ebrahimi. Luego, los usuarios pueden continuar controlando sus niveles de vitamina C en casa y tomar un suplemento o comer alimentos ricos en vitaminas para mejorar potencialmente sus síntomas.
Para desarrollar su plataforma de detección, los investigadores investigaron varios parámetros del grafeno inducido por láser, que es un material increíblemente delgado con alta sensibilidad y otras propiedades deseables. Se fabrica mediante un método de impresión láser de alta precisión para crear el material sensor, que tiene una estructura porosa tridimensional. El equipo evaluó su porosidad, propiedades eléctricas y rugosidad de la superficie para determinar el mejor número de «pasadas» o capas en las que imprimir los sensores.
El número de pasadas afecta la sensibilidad del sensor y el límite de detección, que se refiere a la concentración más baja de una sustancia que se puede detectar dentro de un cierto intervalo de confianza.
«Demostramos que con dos pasadas de impresión láser, conocidas como grafeno inducido por láser de dos pasadas, la sensibilidad del sensor y el límite de detección mejoran significativamente tanto para la vitamina C como para el SARS-CoV-2», dijo el primer autor Heshmat «Amir» Asgharian, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en Penn State.
Al igual que las pequeñas tiras reactivas que los pacientes con diabetes utilizan para controlar la glucosa, el dispositivo sensor de un solo uso, que está fabricado sobre un sustrato de plástico, es barato y fácil de fabricar, dijeron los investigadores, mientras que el módulo de prueba es reutilizable.
Además de Ebrahimi y Asgharian, los coautores incluyen a Vinay Kammarchedu y Pouya Soltan Khamsi, estudiantes de doctorado en ingeniería eléctrica en Penn State; y Caroline Brustoloni, quien se graduó con una maestría en Penn State.
Más información:
Heshmat Asgharian et al, Transistores de efecto de campo de puerta extendida con múltiples electrodos basados en grafeno inducido por láser para la detección de vitamina C y SARS-CoV-2, Interfaces y materiales aplicados de ACS (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c11393
Citación: La plataforma Biosensing detecta simultáneamente vitamina C y SARS-CoV-2 (21 de enero de 2025) recuperado el 21 de enero de 2025 de https://medicalxpress.com/news/2025-01-biosensing-platform-simultanefully-vitamin-sars.html
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