Nanodiamonds kuantum dapat membantu mendeteksi penyakit lebih dini – ScienceDaily

Nanodiamonds kuantum dapat membantu mendeteksi penyakit lebih dini – ScienceDaily


Kemampuan penginderaan kuantum nanodiamonds dapat digunakan untuk meningkatkan sensitivitas tes diagnostik berbasis kertas, yang berpotensi memungkinkan deteksi dini penyakit seperti HIV, menurut sebuah penelitian yang dipimpin oleh para peneliti UCL dalam i-sense McKendry group.

Tes aliran lateral berbasis kertas bekerja dengan cara yang sama seperti tes kehamilan di mana secarik kertas direndam dalam sampel cairan dan perubahan warna – atau sinyal fluoresen – menunjukkan hasil positif dan deteksi protein virus atau DNA . Mereka banyak digunakan untuk mendeteksi virus mulai dari HIV hingga SARS-CoV-2 (tes aliran lateral untuk Covid-19 saat ini sedang diujicobakan di Inggris) dan dapat memberikan diagnosis yang cepat, karena hasilnya tidak harus diproses di laboratorium. .

Penelitian baru, diterbitkan di Alam, menemukan bahwa nanodiamond berbiaya rendah dapat digunakan untuk menandakan keberadaan penanda penyakit HIV dengan sensitivitas ribuan kali lebih besar daripada nanopartikel emas yang banyak digunakan dalam tes ini.

Sensitivitas yang lebih besar ini memungkinkan viral load yang lebih rendah untuk dideteksi, yang berarti tes dapat mendeteksi tingkat penyakit yang lebih rendah atau mendeteksi penyakit pada tahap awal, yang penting untuk mengurangi risiko penularan pada orang yang terinfeksi dan untuk pengobatan penyakit yang efektif seperti HIV.

Tim peneliti sedang berupaya mengadaptasi teknologi baru untuk menguji COVID-19 dan penyakit lainnya selama beberapa bulan mendatang. Langkah kunci berikutnya adalah mengembangkan perangkat genggam yang dapat “membaca” hasil, seperti teknik yang telah didemonstrasikan menggunakan mikroskop di laboratorium. Studi evaluasi klinis lebih lanjut juga direncanakan.

Penulis utama Profesor Rachel McKendry, Profesor Nanoteknologi Biomedis di UCL dan Direktur i-sense EPSRC IRC, mengatakan: “Studi bukti-konsep kami menunjukkan bagaimana teknologi kuantum dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat virus yang sangat rendah dalam sampel pasien, memungkinkan diagnosis jauh lebih awal.

“Kami telah berfokus pada deteksi HIV, tetapi pendekatan kami sangat fleksibel dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan penyakit lain dan jenis biomarker. Kami sedang berupaya menyesuaikan pendekatan kami terhadap COVID-19. Kami percaya bahwa teknologi baru yang transformatif ini akan bermanfaat bagi pasien. dan melindungi populasi dari penyakit menular. “

Para peneliti memanfaatkan sifat kuantum nanodiamonds yang diproduksi dengan ketidaksempurnaan yang tepat. Cacat pada struktur berlian yang sangat teratur ini menciptakan apa yang disebut pusat kekosongan nitrogen (NV). Pusat NV memiliki banyak aplikasi potensial, dari biomarking fluoresen untuk digunakan dalam pencitraan ultra-sensitif hingga qubit pemrosesan informasi dalam komputasi kuantum.

Pusat NV dapat memberi sinyal adanya antigen atau molekul target lain dengan memancarkan cahaya fluoresen yang terang. Di masa lalu, penanda fluoresen telah dibatasi oleh fluoresensi latar belakang, baik dari sampel atau strip tes, sehingga lebih sulit untuk mendeteksi konsentrasi rendah protein virus atau DNA yang menunjukkan tes positif. Namun, sifat kuantum nanodiamond fluoresen memungkinkan emisinya dimodulasi secara selektif, yang berarti sinyal dapat ditetapkan pada frekuensi yang ditetapkan menggunakan medan gelombang mikro dan dapat dipisahkan secara efisien dari fluoresensi latar belakang, mengatasi batasan ini.

Hasil optik menunjukkan peningkatan sensitivitas hingga lima kali lipat (100.000 kali) dibandingkan dengan nanopartikel emas (yaitu, jumlah nanopartikel yang jauh lebih rendah diperlukan untuk menghasilkan sinyal yang dapat dideteksi). Dengan dimasukkannya langkah amplifikasi suhu konstan 10 menit, di mana salinan RNA digandakan, para peneliti dapat mendeteksi viral load HIV pada tingkat molekul tunggal dalam sampel model.

Pekerjaan itu didemonstrasikan di laboratorium tetapi tim berharap untuk mengembangkan tes sehingga hasilnya bisa dibaca dengan smartphone atau pembaca fluoresensi portabel. Ini berarti bahwa pengujian di masa mendatang dapat dilakukan dalam pengaturan sumber daya rendah, sehingga lebih dapat diakses oleh pengguna.

Penulis pertama Dr Ben Miller (i-sense Postdoctoral Research Associate di London Center for Nanotechnology di UCL) mengatakan: “Tes aliran lateral berbasis kertas dengan nanopartikel emas tidak memerlukan analisis laboratorium, membuatnya sangat berguna dalam pengaturan sumber daya rendah dan di mana akses untuk perawatan kesehatan terbatas. Biayanya rendah, portabel, dan ramah pengguna.

“Namun, tes ini saat ini kurang sensitif untuk mendeteksi tingkat yang sangat rendah dari biomarker. Dengan mengganti nanopartikel emas yang biasa digunakan dengan nanodiamond fluoresen dalam desain baru ini, dan secara selektif memodulasi emisi cahayanya (yang sudah terang), kami telah dapat memisahkannya. sinyal dari fluoresensi latar belakang yang tidak diinginkan dari strip uji, secara dramatis meningkatkan sensitivitas. “

Rekan penulis Profesor John Morton, Direktur Institut Sains dan Teknologi Kuantum (UCLQ) UCL, mengatakan: “Kolaborasi interdisipliner antara UCLQ dan tim i-sense di LCN adalah ilustrasi yang fantastis tentang bagaimana pekerjaan dasar pada sistem kuantum, seperti Pusat NV di berlian, dapat berevolusi dari lab dan memainkan peran penting dalam aplikasi dunia nyata dalam penginderaan dan diagnostik. Peneliti di UCLQ sedang mengeksplorasi dan memungkinkan dampak teknologi kuantum ini dan lainnya dengan bekerja sama dengan industri dan kelompok penelitian akademis lainnya. “

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lapak Judi

Author Image
adminProzen