Mas Aan Blog - Kemampuan penginderaan kuantum nanodiamonds dapat digunakan untuk meningkatkan sensitivitas tes diagnostik berbasis kertas, yang berpotensi memungkinkan deteksi dini penyakit seperti HIV, menurut sebuah penelitian yang dipimpin oleh para peneliti UCL dalam i-sense McKendry group.
Tes aliran lateral berbasis kertas bekerja dengan cara yang sama seperti tes kehamilan di mana secarik kertas direndam dalam sampel cairan dan perubahan warna - atau sinyal fluoresen - menunjukkan hasil positif dan deteksi protein virus atau DNA. Mereka banyak digunakan untuk mendeteksi virus mulai dari HIV hingga SARS-CoV-2 (tes aliran lateral untuk Covid-19 saat ini sedang diujicobakan di Inggris) dan dapat memberikan diagnosis yang cepat, karena hasilnya tidak harus diproses di laboratorium. .
Penelitian baru, yang diterbitkan di Nature , menemukan bahwa nanodiamond berbiaya rendah dapat digunakan untuk menandakan adanya penanda penyakit HIV dengan sensitivitas ribuan kali lebih besar daripada nanopartikel emas yang banyak digunakan dalam tes ini.
Sensitivitas yang lebih besar ini memungkinkan viral load yang lebih rendah untuk dideteksi, yang berarti tes dapat mendeteksi tingkat penyakit yang lebih rendah atau mendeteksi penyakit pada tahap awal, yang penting untuk mengurangi risiko penularan orang yang terinfeksi dan untuk pengobatan penyakit yang efektif seperti HIV.
Tim peneliti sedang berupaya mengadaptasi teknologi baru untuk menguji COVID-19 dan penyakit lain selama beberapa bulan mendatang. Langkah penting berikutnya adalah mengembangkan perangkat genggam yang dapat "membaca" hasil, seperti teknik yang telah didemonstrasikan menggunakan mikroskop di laboratorium. Studi evaluasi klinis lebih lanjut juga direncanakan.
Penulis utama Profesor Rachel McKendry, Profesor Nanoteknologi Biomedis di UCL dan Direktur i-sense EPSRC IRC, mengatakan: “Studi bukti-konsep kami menunjukkan bagaimana teknologi kuantum dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat virus yang sangat rendah dalam sampel pasien, memungkinkan diagnosis jauh lebih awal.
“Kami telah berfokus pada deteksi HIV, tetapi pendekatan kami sangat fleksibel dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan penyakit lain dan jenis biomarker. Kami sedang berupaya mengadaptasi pendekatan kami terhadap COVID-19. Kami percaya bahwa teknologi baru yang transformatif ini akan bermanfaat bagi pasien dan melindungi populasi dari penyakit menular. "
Para peneliti memanfaatkan sifat kuantum nanodiamonds yang diproduksi dengan ketidaksempurnaan yang tepat. Cacat pada struktur berlian yang sangat teratur ini menciptakan apa yang disebut pusat kekosongan nitrogen (NV). Pusat NV memiliki banyak aplikasi potensial, dari biomarking fluoresen untuk digunakan dalam pencitraan ultra-sensitif hingga qubit pemrosesan informasi dalam komputasi kuantum.
Pusat NV dapat memberi sinyal adanya antigen atau molekul target lain dengan memancarkan cahaya fluoresen yang terang. Di masa lalu, penanda fluoresen telah dibatasi oleh fluoresensi latar belakang, baik dari sampel atau strip tes, sehingga lebih sulit untuk mendeteksi konsentrasi rendah protein virus atau DNA yang menunjukkan tes positif. Namun, sifat kuantum nanodiamond fluoresen memungkinkan emisinya dimodulasi secara selektif, yang berarti sinyal dapat ditetapkan pada frekuensi yang ditetapkan menggunakan medan gelombang mikro dan dapat dipisahkan secara efisien dari fluoresensi latar belakang, mengatasi batasan ini.
Hasil optik menunjukkan peningkatan sensitivitas hingga lima kali lipat (100.000 kali) dibandingkan dengan nanopartikel emas (yaitu, jumlah nanopartikel yang jauh lebih rendah diperlukan untuk menghasilkan sinyal yang dapat dideteksi). Dengan dimasukkannya langkah amplifikasi suhu konstan 10 menit, di mana salinan RNA digandakan, para peneliti dapat mendeteksi viral load HIV pada tingkat molekul tunggal dalam sampel model.
Pekerjaan itu didemonstrasikan di laboratorium tetapi tim berharap untuk mengembangkan tes sehingga hasilnya dapat dibaca dengan smartphone atau pembaca fluoresensi portabel. Ini berarti bahwa pengujian di masa mendatang dapat dilakukan dalam pengaturan sumber daya rendah, sehingga lebih dapat diakses oleh pengguna.
Penulis pertama Dr Ben Miller (i-sense Postdoctoral Research Associate di London Center for Nanotechnology di UCL) mengatakan: “Tes aliran lateral berbasis kertas dengan nanopartikel emas tidak memerlukan analisis laboratorium, membuatnya sangat berguna dalam pengaturan sumber daya rendah dan di mana akses untuk perawatan kesehatan terbatas. Mereka berbiaya rendah, portabel, dan ramah pengguna.
“Namun, tes-tes ini saat ini kurang sensitif untuk mendeteksi biomarker pada tingkat yang sangat rendah. Dengan mengganti nanopartikel emas yang biasa digunakan dengan fluorescent nanodiamonds dalam desain baru ini, dan secara selektif memodulasi emisi cahayanya (yang sudah terang), kami telah dapat memisahkan sinyalnya dari fluoresensi latar yang tidak diinginkan dari strip uji, secara dramatis meningkatkan sensitivitas. ”
P rofessor John Morton, Direktur UCL Quantum Sains dan Teknologi Institut (UCLQ) dan co-penulis kertas, mengatakan: “Kerjasama ini interdisipliner antara UCLQ dan tim i-rasa di LCN adalah ilustrasi yang fantastis kerja bagaimana dasar pada sistem kuantum, seperti pusat NV dalam berlian, dapat berevolusi dari lab dan memainkan peran penting dalam aplikasi dunia nyata dalam penginderaan dan diagnostik. Para peneliti di UCLQ sedang menjajaki dan memungkinkan dampak ini dan teknologi kuantum lainnya dengan bekerja sama dengan industri dan kelompok penelitian akademis lainnya. ”
Studi tersebut dilakukan oleh tim interdisipliner peneliti i-sense dari UCL, UCLH, dan University of Oxford, yang dipimpin oleh London Center for Nanotechnology di UCL. i-sense adalah Kolaborasi Penelitian Interdisipliner (IRC) yang didanai oleh Dewan Penelitian Ilmu Fisika dan Teknik Inggris (EPSRC).
Pekerjaan ini didanai oleh UK EPSRC, Royal Society, London Center for Nanotechnology, H2020 European Research Council, UCLH NHS Foundation Trust dan didukung oleh National Institute for Health Research University College London Hospitals Biomedical Research Center.
0 Comment for "Nanodiamonds Kuantum Dapat Membantu Mendeteksi Penyakit Lebih Awal"