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Plataforma Biosensing detecta simultaneamente vitamina C e SARS-CoV-2

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Plataforma Biosensing detecta simultaneamente vitamina C e SARS-CoV-2

A plataforma de biossensor desenvolvida por pesquisadores de engenharia da Penn State incorpora grafeno induzido por laser de duas passagens com transistores comerciais para testar simultaneamente SARS-CoV-2 e vitamina C. Crédito: Heshmat “Amir” Asgharian / Penn State.

Na era da pandemia de COVID-19, os testes portáteis em casa foram cruciais para saber quando usar máscara ou isolar-se em casa. Agora, pesquisadores de engenharia da Penn State desenvolveram um dispositivo portátil e sem fio para detectar simultaneamente o SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19, e a vitamina C, um nutriente crítico que ajuda a reforçar a resistência às infecções, integrando transistores comerciais com laser impresso. grafeno induzido.

Seus resultados foram publicados como artigo de capa da edição de novembro de 2024 da Materiais e interfaces aplicados ACS. Ao detectar simultaneamente o vírus e os níveis de vitamina C, o teste poderá ajudar os indivíduos e os seus prestadores de cuidados de saúde a decidir sobre opções de tratamento mais eficazes, disseram os investigadores. Por exemplo, alguém com níveis baixos de vitamina C pode beneficiar de um reforço suplementar, enquanto alguém com níveis normais ou elevados de vitamina C pode precisar de considerar outras opções.

“Existem vários estudos que mostram que a vitamina C pode ajudar no controle dos sintomas de infecções respiratórias virais como SARS-CoV-2”, disse a autora correspondente Aida Ebrahimi, professora associada em início de carreira de Thomas e Sheila Roell de engenharia elétrica, de engenharia biomédica. e de ciência e engenharia de materiais. “Existem plataformas de teste para vitamina C, mas são volumosas, caras e não adequadas para testes no local de atendimento, em casa. Nosso dispositivo é portátil, fácil de operar e pode detectar vitamina C e SARS-CoV-2 simultaneamente, com a opção de adicionar novas moléculas-alvo à mesma plataforma de testes no futuro.”

Os investigadores optaram por testar a vitamina C e o SARS-CoV-2 não só pela sua importância clínica para os pacientes, mas também para demonstrar a versatilidade da sua abordagem de teste.

“Usamos vitamina C e SARS-CoV-2 como alvos modelo para demonstrar a aplicabilidade de nossa abordagem para detecção de biomarcadores com os dois tipos comuns de sensores usados ​​na comunidade de biossensores: aqueles com um elemento de captura para ‘capturar’ as moléculas alvo, e aqueles sem um”, disse Ebrahimi. “Usamos as moléculas para mostrar nossa melhoria na funcionalidade do teste em comparação aos métodos existentes”.

Depois de processar uma pequena amostra de saliva, o aparelho envia os resultados sem fio para o celular do usuário, explicou Ebrahimi. Os usuários podem então continuar monitorando seus níveis de vitamina C em casa e tomar um suplemento ou comer alimentos ricos em vitaminas para melhorar potencialmente os sintomas.

Para desenvolver sua plataforma de detecção, os pesquisadores investigaram vários parâmetros do grafeno induzido por laser, que é um material incrivelmente fino com alta sensibilidade e outras propriedades desejáveis. É fabricado por um método de impressão a laser altamente preciso para criar o material sensor, que possui uma estrutura tridimensional e porosa. A equipe avaliou sua porosidade, propriedades elétricas e rugosidade da superfície para determinar o melhor número de “passagens”, ou camadas, nas quais imprimir os sensores.

O número de passagens impacta a sensibilidade e o limite de detecção do sensor, que se refere à concentração mais baixa de uma substância que pode ser detectada dentro de um determinado intervalo de confiança.

“Mostramos que com duas passagens de impressão a laser, conhecidas como grafeno induzido por laser de duas passagens, a sensibilidade do sensor e o limite de detecção melhoram significativamente tanto para a vitamina C quanto para o SARS-CoV-2”, disse o primeiro autor Heshmat “Amir” Asgharian, um estudante de doutorado em engenharia elétrica na Penn State.

Semelhante às pequenas tiras de teste que os pacientes com diabetes usam para monitorar a glicose, o dispositivo sensor de uso único, feito em um substrato plástico, é barato e fácil de fabricar, disseram os pesquisadores, enquanto o módulo de teste é reutilizável.

Além de Ebrahimi e Asgharian, os coautores incluem Vinay Kammarchedu e Pouya Soltan Khamsi, estudantes de doutorado em engenharia elétrica na Penn State; e Caroline Brustoloni, que se formou com mestrado pela Penn State.

Mais informações:
Heshmat Asgharian et al, Multi-Electrode Extended Gate Field Effect Transistors baseados em grafeno induzido por laser para a detecção de vitamina C e SARS-CoV-2, Materiais e interfaces aplicados ACS (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c11393

Fornecido pela Universidade Estadual da Pensilvânia

Citação: A plataforma Biosensing detecta simultaneamente vitamina C e SARS-CoV-2 (2025, 21 de janeiro) recuperada em 21 de janeiro de 2025 em https://medicalxpress.com/news/2025-01-biosensing-platform-simultaneously-vitamin-sars.html

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