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미국 라이스 대학 연구진에 따르면 COVID-19는 프로그래밍된 자기나노비드와 기성 휴대폰에 연결되는 진단 도구를 사용하여 55분 이내에 진단할 수 있음.

연구진은 표준 손가락 찌르기에서 혈청 내 SARS-CoV-2 뉴 클레오 캡시드 (N) 단백질의 농도를 측정하는 스탬프 크기의 미세 유체 칩을 개발함. 나노비드는 칩에서 COVID-19의 바이오 마커인 SARS-CoV-2 N 단백질과 결합하여 미세한 양의 바이오 마커를 감지하는 전기 화학 센서로 전달함.

연구진은 COVID-19를 진단하는 데 널리 사용되며 실험실에서 분석해야 하는 면봉 기반 PCR 테스트에 비해 그들의 프로세스가 샘플 처리를 단순화한다고 주장함. 전체 테스트를 수행하고 수집 현장, 건강 클리닉 또는 약국에서 결과를 생성할 수 있으며, 전체 시스템은 쉽게 운반할 수 있고 사용하기 쉬움.

연구진은 기존의 바이오 센싱 도구를 활용하여 말라리아 진단을 위해 작년에 도입된 마이크로 니들 패치와 같은 간단한 진단 개발 경험과 결합함.

새로운 도구는 약간 더 복잡한 탐지 체계에 의존하지만 단시간에 정확하고 정량적인 결과를 제공함. 이 장치를 테스트하기 위해 실험실은 건강한 사람과 COVID-19 양성인 사람의 혈청 샘플을 기증함.

연구진은 전체 혈청을 사용할 때 더 긴 배양이 더 정확한 결과를 산출한다고 설명함. 연구실은 마이크로 칩이 전체 혈청에서 밀리 리터당 50피코그램(10억분의 1그램)의 낮은 농도에서 SARS-CoV-2 N 단백질을 감지하는 데 55분이 최적의 시간임을 발견함. 마이크로 칩은 혈청을 5배 희석함으로써 단 25분 만에 밀리리터당 10피코그램으로 훨씬 낮은 농도의 N 단백질을 검출할 수 있었음.

Google Pixel 2 휴대 전화 및 플러그인 potentiostat와 함께 사용하면 전체 혈청에 대해 230피코그램의 낮은 농도로 긍정적인 진단을 내릴 수 있었음.

연구진은 특정 바이오 마커를 표적으로 하는 항체로 비드를 변형하는 표준 절차가 있다고 설명하며, 바이오 마커가 포함된 샘플(이 경우 SARS-CoV-2 N 단백질)과 결합하면 서로 결합된다고 함.

모세관은 샘플을 칩에 전달하는 데 사용되며, 그런 다음 비드를 포획 항체로 코팅된 전기 화학 센서쪽으로 끌어 당기는 자석에 배치됨. 비드는 포획 항체에 결합하고 샘플의 바이오 마커 농도에 비례하는 전류를 생성함.

potentiostat는 전류를 읽고 전화 앱에 신호를 보내고, COVID-19 바이오 마커가 없으면 비드가 센서에 결합하지 않고 칩 내부로 씻어 내림.

연구진은 산업계가 미세 유체 칩을 제조하거나 필요한 경우 새로운 COVID-19 균주에 적응시키는 것이 어렵지 않을 것이라고 생각함.

본 연구 성과는 ACS Sensors ("Microfluidic Magneto Immunosensor for Rapid, High Sensitivity Measurements of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein in Serum")에 게재됨.