Diamentowy czujnik pomoże szybko wykryć grypę

Polsko-amerykański zespół naukowców, z dr hab. inż. Robertem Bogdanowiczem, prof. nadzw. PG z Katedry Metrologii i Optoelektroniki na Wydziale Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej na czele, stworzył diamentowy bioczujnik, który w ślinie pacjenta wykryje patogeny wywołujące grypę. Ma to być bardziej precyzyjna i szybsza alternatywa dla dostępnych obecnie testów pozwalających odróżnić infekcję wirusową od bakteryjnej. Artykuł na ten temat ukazał się w prestiżowym „ScientificReports” na portalu nature.com.

 

Większość dostępnych obecnie metod diagnostyki oparta jest na technologii PCR (reakcja łańcuchowej polimerazy, ang. Polymeraze Chain Reaction). Diamentowy bioczujnik nie tylko pozwala wykryć wirus nawet we wczesnym stadium choroby (przed wystąpieniem objawów klinicznych), ale jest szybszy (wynik uzyskuje się w czasie poniżej 5 minut), a dzięki zastosowaniu powierzchni diamentowych, także bardziej precyzyjny.

– W przypadku naszego bioczujnika obecność innych bakterii czy grzybów standardowo pojawiających się w jamie ustnej nie zakłóca pomiarów. Tak wysoką czułość urządzenia uzyskaliśmy właśnie dzięki zastosowaniu powierzchni diamentowych – mówi prof. Robert Bogdanowicz. – Diament to stabilna powierzchnia. Od dłuższego czasu jest już eksploatowany jako sensor elektrochemiczny, gdyż nie powoduje rozkładu wody. To bardzo ważne, ponieważ większość substancji biologicznych jest na bazie wody. Co więcej, jeżeli dokonujemy pomiaru prądowo-napięciowo, to może się pojawiać rozkład wody, który zakłóci nam odczyt sensoryczny. Z punktu widzenia elektrochemicznego diament jest więc jeszcze lepszy niż złoto. Jest co prawda droższy i znacznie trudniejszy do wytworzenia, ale można skalować jego produkcję w stosunku do zapotrzebowania.

Diamentowe powierzchnie do bioczujnika powstają w maszynie do syntezy diamentu w Centrum Zaawansowanych Technologii „Pomorze”. Na podłożu z diamentu osadzony jest łącznik chemiczny, który umożliwia dołączenie przeciwciał (wyprodukowanych przez gdańskich biotechnologów). Przeciwciała wychwytują białka, które powtarzają się we wszystkich szczepach grypy – wówczas zmieniają się parametry elektryczne i bioczujnik wskazuje, że pojawiła się infekcja.

Wynalazek, którego współautorem jest prof. Robert Bogdanowicz, będzie przenośnym testem, zbliżonym wyglądem i gabarytami do glukometru. Końcówki mają być jednorazowe, ale można będzie je recyklingować. Materiał biologiczny (ślina) nanoszony ma być na niewielką płytkę. Oprócz urządzenia, które będzie przeznaczone do użytku domowego, planowane jest też większe, bardziej skomplikowane, ale i dające więcej możliwości do stosowania w przychodniach, izbach przyjęć itp. Na rynku urządzenie ma pojawić się w roku 2019/2020.

W projekt zaangażowani są naukowcy z Politechniki Gdańskiej, Uniwersytetu Gdańskiego, California Institute of Technology oraz firma SensDx.

W przyszłości, w ramach programu NCBR, Politechnika Gdańska (lider badań), we współpracy z firmą SensDx, Politechniką Łódzką i Politechniką Warszawską, będzie rozwijać to rozwiązanie także pod kątem wykrywania innych patogenów, m.in. pneumokoków.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) prawie dwa miliony ludzi rocznie zostaje zarażonych patogenami grypowymi, w tym wirusem grypy typu A. Nieobecność w pracy z powodu grypy kosztuje setki milionów dolarów rocznie.

Na zdjęciu prof. Robert Bogdanowicz z WETI PG. Fot. Piotr Niklas