Detecção em tempo real de vírus de doenças infecciosas por meio da busca por impressões digitais moleculares

Um sensor Raman com fabricação de lacuna ajustável de nanogaps de ouro em um substrato flexível, facilitando a dobra. Crédito:POSTECH

Uma equipe de pesquisa projetou um “sensor espectroscópico de ouro nanogap de banda larga” usando um material flexível capaz de dobrar para criar uma lacuna controlada. Com a tecnologia desenvolvida, é possível testar rapidamente vários tipos de materiais, incluindo vírus de doenças infecciosas, utilizando apenas um único sensor nanoespectroscópico para encontrar impressões digitais moleculares. Os resultados da pesquisa foram publicados em Nano Letters .

O surgimento de epidemias pandémicas como a COVID-19 enfatizou a necessidade de métodos analíticos rápidos e precisos para se preparar para potenciais futuros surtos de vírus. A espectroscopia Raman, usando nanoestruturas de ouro, oferece informações sobre a estrutura interna e as propriedades químicas dos materiais, analisando as vibrações distintas de moléculas conhecidas como “impressões digitais moleculares”, usando luz com notável sensibilidade. Portanto, poderia desempenhar um papel crucial na determinação da positividade de um vírus.

No entanto, os sensores convencionais de espectroscopia Raman de alta sensibilidade detectam apenas um tipo de vírus com um único dispositivo, apresentando limitações em termos de produtividade, velocidade de detecção e custo quando se consideram aplicações clínicas.

A equipe de pesquisa, composta pelo professor Kyoung-Duck Park e Taeyoung Moon e Huitae Joo, Ph.D. candidatos, do Departamento de Física da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), fabricaram com sucesso uma estrutura unidimensional em escala milimétrica, apresentando nanogaps de ouro acomodando apenas uma única molécula com um ajuste perfeito. Este avanço permite detecção espectroscópica Raman de grande área e alta sensibilidade. Além disso, eles integraram efetivamente materiais flexíveis no substrato do sensor espectroscópico nanogap de ouro.

A equipe também desenvolveu uma tecnologia de fonte para um sensor nanoespectral ativo de banda larga, permitindo a detecção personalizada de substâncias específicas usando um único dispositivo, ampliando o nanogap para o tamanho de um vírus e ajustando livremente sua largura para se adequar ao tamanho e tipo de materiais. , incluindo vírus.

Além disso, melhoraram a sensibilidade e a controlabilidade do sensor, combinando tecnologia de óptica adaptativa usada em campos como a óptica espacial, como o Telescópio James Webb. Além disso, eles estabeleceram um modelo conceitual para estender a estrutura unidimensional fabricada em um sensor espectroscópico bidimensional, confirmando teoricamente a capacidade de amplificar sinais espectroscópicos Raman em até vários bilhões de vezes. Ou seja, torna-se possível confirmar a positividade dos vírus em tempo real e em segundos, processo que antes demorava dias para ser verificado.

Espera-se que as realizações da equipa de investigação, actualmente pendentes de aprovação de patente, sejam utilizadas para a resposta rápida através de testes de alta sensibilidade em tempo real no caso de doenças infecciosas inesperadas, como a COVID-19, para evitar a propagação indiscriminada.

Taeyoung Moon, principal autor do artigo, disse:"Isso não apenas avança a pesquisa científica básica na identificação de propriedades únicas de materiais, de moléculas a vírus, mas também facilita aplicações práticas, permitindo a detecção rápida de um amplo espectro de vírus emergentes usando um único e personalizado sensor."

Mais informações: Taeyoung Moon et al, Espectroscopia Raman Adaptativa Gap-Tunable Superfície Aprimorada, Nano Letras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00289
Informações do diário: Nanoletras

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang

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