Đại học Bách khoa Hồng Kông (PolyU) phát triển cảm biến phát hiện COVID-19 siêu nhạy, nhanh với chi phí thấp

ĐẶC KHU HÀNH CHÍNH HỒNG KÔNG – Media OutReach – Khi đại dịch COVID-19 bùng phát trong hơn hai năm qua, một phương pháp phát hiện kháng thể nhanh chóng và chính xác có thể giúp đánh giá hàm lượng kháng thể trong cơ thể người, cũng như cung cấp dữ liệu tham khảo cho các sở y tế để đưa ra các biện pháp tiêm chủng thích hợp. Về lâu dài, dữ liệu về hàm lượng kháng thể cũng có thể đóng góp vào các nghiên cứu dịch tễ học và phát triển vaccine. Theo quan điểm này, một nhóm nhà nghiên cứu đến từ Khoa Vật lý Ứng dụng của Đại học Bách khoa Hồng Kông (PolyU) đã phát triển thành công cảm biến phát hiện kháng thể COVID-19 siêu nhạy và di động dựa trên công nghệ bóng bán dẫn điện hóa hữu cơ (organic electrochemical transistor – OECT). Có khả năng nhanh chóng và dễ sử dụng, cảm biến được thiết kế để kiểm tra mức độ kháng thể của những người đã tiêm phòng vaccine hoặc đã bị nhiễm virus gây ra COVID-19.

Hiện nay, việc phát hiện virus SARS-CoV-2 immunoglobulin G (IgG) dựa trên xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết enzym (enzyme-linked immunosorbent assay – ELISA) của các mẫu huyết thanh. Việc kiểm tra như vậy đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị y tế cồng kềnh và chỉ có thể được thực hiện trong bệnh viện hoặc các phòng xét nghiệm chuyên ngành. Mất khoảng hai ngày để có kết quả xét nghiệm và chi phí cao. Có một phương pháp thay thế nhanh chóng dựa trên xét nghiệm xét nghiệm miễn dịch dòng chảy bên (lateral flow immunoassay – LFIA). Tuy nhiên, độ nhạy của phương pháp này thấp hơn và không có khả năng hiển thị mức độ thực tế của hàm lượng kháng thể.

Cảm biến phát hiện kháng thể COVID-19 do nhóm nghiên cứu của PolyU phát triển có các ưu điểm sau: có độ nhạy cao, di động, nhanh chóng, dễ sử dụng và chi phí thấp. Thủ tục kiểm tra rất đơn giản. Đầu tiên, hãy bật cảm biến và kết nối nó với ứng dụng điện thoại thông minh qua Bluetooth. Sau đó, nhỏ 10uL mẫu nước bọt (hoặc huyết thanh) lên khu vực thử nghiệm bóng bán dẫn để cho phép phản ứng kháng thể-kháng nguyên. Chờ trong 5 phút, sau đó trích xuất mẫu nước bọt và thêm một giọt chất điện phân trên khu vực thử nghiệm. Nhấn nút trên ứng dụng điện thoại thông minh để bắt đầu kiểm tra. Sau khoảng 20 giây, ứng dụng sẽ hiển thị mức hàm lượng kháng thể của mẫu nước bọt.

Toàn bộ quá trình phát hiện chỉ mất chưa đầy 6 phút và chi phí cho mỗi lần kiểm tra chỉ khoảng 10 dollar Hồng Kông.

Cảm biến phát hiện kháng thể có thể kiểm tra nồng độ của kháng thể từ mức thấp hơn 10fM đến cao hơn 100nM. Giới hạn phát hiện đáp ứng nhu cầu về độ nhạy phân tích một cacshb tinh vi đối với nước bọt.

Giáo sư Feng YAN, Giáo sư Khoa Vật lý Ứng dụng của PolyU, đồng thời là chủ nhiệm công trình nghiên cứu và phát triển này cho biết: “Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển một công nghệ mới bằng cách áp dụng các xung điện áp trên cổng của bóng bán dẫn cắt lát để đẩy nhanh quá trình ủ, dẫn đến giảm thời gian phát hiện tổng thể. Vì quá trình phát hiện không xâm lấn, chỉ sử dụng nước bọt thay vì máu, nên khả năng tự lấy mẫu là rất cao. Hơn nữa, việc vận hành và đọc kết quả rất đơn giản với việc sử dụng điện thoại thông minh, do đó cảm biến phù hợp cho các tình huống phát hiện tức thời và sàng lọc quy mô lớn”.

Kế hoạch tiếp theo của nhóm nghiên cứu là xin tài trợ cho các nghiên cứu lâm sàng với sự hợp tác của các cơ sở y tế và xét nghiệm khác nhau. Nhóm nghiên cứu hy vọng, thiết bị mới có thể được thương mại hóa càng sớm càng tốt và được áp dụng để phát hiện kháng thể của các loại virus khác, giúp chống lại bệnh tật và đóng góp vào các nghiên cứu dịch tễ học và phát triển vaccine.

#PolyU