पेपर-आधारित इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर पांच मिनट के भीतर सीओवीआईडी ​​-19 का पता लगा सकता है

न्यूज़ वाइज – जैसा कि COVID-19 महामारी दुनिया भर में फैल रहा है, परीक्षण वायरस की निगरानी और नियंत्रण के लिए एक महत्वपूर्ण रणनीति है। महा-अल्फाइफ, एक बायोइन्जिनियरिंग छात्र, ने एक पेपर-आधारित इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर का उपयोग करके एक तीव्र, अल्ट्रासोनिक परीक्षण विकसित किया है जो पांच मिनट के भीतर वायरस की उपस्थिति का पता लगा सकता है। प्रोफेसर थेपनंजन बान के नेतृत्व में टीम ने उनके निष्कर्षों की सूचना दी एसीएस नैनो

“वर्तमान में, हम एक सदी में एक बार जीवन-परिवर्तन की घटना का सामना कर रहे हैं,” अल्फीफ ने कहा। “हम SARS-CoV-2 के लिए प्रारंभिक पहचान और निदान और उपचार के लिए विभिन्न प्रकार के उपकरण विकसित करके समग्र दृष्टिकोण से इस वैश्विक आवश्यकता का जवाब देते हैं।”

बाजार पर COVID-19 परीक्षणों की दो व्यापक श्रेणियां हैं। रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पहले प्रकार के वायरल आरएनए की पहचान करने के लिए वास्तविक समय पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (आरटी-पीसीआर) और न्यूक्लिक एसिड संकरण तकनीकों का उपयोग करता है। वर्तमान एफडीए द्वारा अनुमोदित नैदानिक ​​परीक्षण इस तकनीक का उपयोग करते हैं। कुछ कमियों में परीक्षण को पूरा करने में लगने वाला समय, विशिष्ट कर्मियों की आवश्यकता और उपकरण और भागों की उपलब्धता शामिल है।

दूसरे प्रकार का परीक्षण एंटीबॉडी का पता लगाने पर केंद्रित है। हालांकि, किसी व्यक्ति को पता लगाने वाले एंटीबॉडी विकसित करने के लिए वायरस से संक्रमित होने के बाद कुछ दिनों से लेकर कुछ सप्ताह तक लग सकते हैं।

हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने ग्रेफीन जैसे 2D नैनोकणों का उपयोग करके बीमारियों का पता लगाने के लिए बिंदु-देखभाल बायोसेंसर विकसित करने में कुछ सफलता हासिल की है। ग्राफीन आधारित बायोसेंसर के मुख्य लाभ उनकी संवेदनशीलता, कम उत्पादन लागत और तेजी से पता लगाने वाले मोड़ हैं। “ग्राफीन के आविष्कार ने अपने गुणों के कारण सेंसर विकास के एक नए युग की शुरुआत की है। ग्राफीन अद्वितीय यांत्रिक और विद्युत रासायनिक गुणों को प्रदर्शित करता है जो संवेदनशील विद्युत रासायनिक सेंसर के विकास के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं,” अल्फीफ ने कहा। टीम ने SARS-CoV-2 जीन की उपस्थिति का चयन करने के लिए एक इलेक्ट्रिकल रीड-आउट सिस्टम के साथ एक ग्राफीन आधारित इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर विकसित किया।

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इस बायोसेंसर के दो घटक हैं: वायरल आरएनए की उपस्थिति का पता लगाने के लिए विद्युत रीड-आउट और अध्ययन को मापने के लिए एक साइट। आधार बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक प्रवाहकीय छवि बनाने के लिए ग्राफीन नैनोप्लेट्स की एक परत के साथ पहले फिल्टर पेपर को लेपित किया। फिर, उन्होंने विद्युत रीडआउट के लिए संपर्क पैड के रूप में ग्राफीन के शीर्ष पर पूर्व-निर्धारित डिज़ाइन के साथ एक सोने का इलेक्ट्रोड रखा। सोना और ग्रेफीन दोनों अत्यधिक संवेदनशील और प्रवाहकीय होते हैं, जिससे यह साइट विद्युत संकेतों में परिवर्तन का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक बन जाती है।

SARS-CoV-2 वायरस में एन-जीन (न्यूक्लियोकैप्सिड फॉस्फोप्रोटीन) की उपस्थिति के लिए वर्तमान आरएनए-आधारित COVID-19 परीक्षण स्क्रीन। इस शोध में, टीम ने एन-जीन के दो भागों को लक्षित करने के लिए एंटीसेन्स ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड (एएसओ) अध्ययनों को डिजाइन किया। यदि एक क्षेत्र आनुवंशिक रूप से संशोधित है, तो दो क्षेत्रों को लक्षित करना जेनर की विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, सोने के नैनोकणों (एयूएनपी) को इन एकल-पृथक न्यूक्लिक एसिड (एसएसडीएनए) के साथ लेपित किया जाता है, जो एसएआरएस-सीओवी -2 आरएनए के लिए अतिसंवेदनशीलता परीक्षण का प्रतिनिधित्व करता है।

शोधकर्ताओं ने अपने पहले प्रकाशित कार्यों में विकसित संवेदनशीलता अध्ययनों की संवेदनशीलता को दिखाया एसीएस नैनो। इन अध्ययनों के माध्यम से वायरल आरएनए का संकरण सेंसर की विद्युत प्रतिक्रिया में बदलाव का कारण बनता है। एयूएनपी कैप इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण में तेजी लाते हैं और जब संवेदनशील साइट पर संचारित होते हैं, तो आउटपुट सिग्नल में वृद्धि और वायरस की उपस्थिति का संकेत मिलता है।

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टीम ने COVID-19 के सकारात्मक और नकारात्मक नमूनों का उपयोग करके इस सेंसर के प्रदर्शन का परीक्षण किया। सेंसर ने नकारात्मक की तुलना में सकारात्मक नमूनों के वोल्टेज में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाई और पुष्टि की कि वायरल जीन सामग्री पांच मिनट के भीतर मौजूद थी। इसके अलावा, सेंसर इन मॉडलों पर वायरल आरएनए भार को अलग करने में सक्षम था। वायरल लोड संक्रमण की प्रगति का एक महत्वपूर्ण संकेतक है और मौजूदा नैदानिक ​​विधियों का उपयोग करके मापने के लिए एक चुनौती है।

इस प्लेटफॉर्म में पोर्टेबिलिटी और कम लागत के कारण दूरगामी अनुप्रयोग हैं। जब सेंसर को माइक्रोकंट्रोलर और एलईडी स्क्रीन या ब्लूटूथ या वाईफाई के माध्यम से स्मार्टफोन के साथ एकीकृत किया जाता है, तो इसका उपयोग डॉक्टर के कार्यालय या घर पर भी किया जा सकता है। सीओवीआईडी ​​-19 से परे, अनुसंधान टीम विभिन्न रोगों के निदान के लिए उपयुक्त होने के लिए प्रणाली की भविष्यवाणी करती है।

“बॉयोइन्जिनियरिंग की असीमित शक्ति ने हमेशा अपने अभिनव अनुवाद अनुप्रयोगों के साथ मेरी रुचि को बढ़ाया है,” अल्फीफ ने कहा। “मुझे यह देखकर खुशी हुई कि मेरी शोध परियोजना का वास्तविक दुनिया की समस्या को हल करने पर प्रभाव पड़ा है। अंत में, मैं अपने पीएचडी सलाहकार प्रोफेसर थेपनंजन बान को उनके अंतहीन समर्थन, अनुसंधान वैज्ञानिक डॉ। परीक्षित मोइत्रा और इस अध्ययन की सफलता के लिए उनकी सहायता और योगदान के लिए धन्यवाद देना चाहता हूं, केतन डिगे।”

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