Сенсор для диагностики COVID-19 на основе плазмонного резонанса

Золотым стандартом тестов на коронавирус в настоящий момент считается обратная транскрипция и ПЦР. Однако из-за сильно возросшего спроса на ПЦР-тесты лаборатории испытывают нехватку реактивов. Кроме того, ПЦР-тесты относительно часто дают ложноположительный или ложноотрицательный результат, особенно на ранних стадиях болезни. Ученые из Швейцарии разработали потенциально более точную диагностику, основанную на плазмонном резонансе.

Локализованный поверхностный плазмонный резонанс позволяет обнаруживать взаимодействия между молекулами на поверхности металла. У металлической наноструктуры при специфическом связывании с молекулой нуклеиновой кислоты изменяется показатель преломления. Регистрация этого сигнала позволяет детектировать присутствие малых концентраций вируса.

Авторы создали ДНК-рецепторы — искусственно синтезированные последовательности ДНК, комплементарные специфическим последовательностям РНК SARS-CoV-2 (в данном случае генам RdRp, ORF1ab и E), и прикрепили их к наночастицам золота, получив двухмерный сенсорный слой. Когда ученые добавили в систему фрагменты генома вируса, РНК прикрепилась к комплементарным ДНК-рецепторам. В результате изменился показатель преломления электромагнитных волн, что позволило зарегистрировать событие.

Чтобы исключить неспецифическое взаимодействие ДНК-РНК, наночастицы нагревали с помощью лазера. Повышение температуры не позволяло частично комплементарным РНК связаться с ДНК-рецептором. Следовательно, существенно снизилась доля ложноположительных результатов: тест позволяет отличить РНК SARS-CoV-2 от очень близкого по структуре SARS-CoV.

Новый плазмонный сенсор обладает очень большой чувствительностью. Минимальная концентрация вируса, которую он может зарегистрировать, составляет 0,22 пМ. Кроме того, технология позволяет специфически детектировать конкретную РНК в смеси различных нуклеиновых кислот.

Для тестирования работы системы РНК вируса была синтезирована искусственно. Систему еще предстоит проверить на интактной вирусной РНК из клинических образцов, однако исследователи утверждают, что новый сенсор снизит нагрузку на ПЦР-тесты и обеспечит более точную, быструю и надежную диагностику COVID-19 и других вирусных инфекций.