Verbesserung der COVID-Heimtests durch im Dunkeln leuchtende Materialien

09.03.2023 - USA

Forscher der Universität Houston verwenden im Dunkeln leuchtende Materialien, um COVID-19-Schnelltests für zu Hause zu verbessern. Wenn Sie schon einmal einen COVID-19- oder Schwangerschaftstest zu Hause gemacht haben, dann haben Sie einen so genannten Lateral Flow Assay (LFA)-Test gemacht, ein Diagnoseinstrument, das wegen seiner schnellen Ergebnisse, geringen Kosten und einfachen Handhabung weit verbreitet ist. Wenn Sie die Testergebnisse lesen, sehen Sie farbige Linien.

"Wir lassen diese Linien im Dunkeln leuchten, damit sie besser zu erkennen sind und die Empfindlichkeit des Tests besser ist", sagte Richard Willson, Huffington-Woestemeyer-Professor für chemische und biomolekulare Technik und Professor für biochemische und biophysikalische Wissenschaften, der zuvor eine COVID-App für Smartphones und ein Testkit entwickelt hat, die auf der Technologie basieren, die den Schwangerschaftstests für zu Hause zugrunde liegt.

Die erste Idee für die im Dunkeln leuchtende Technologie stammte von einem Stern, der an die Decke des Schlafzimmers von Willsons kleiner Tochter geklebt war. Eines Abends, als er sie ins Bett brachte, betrachtete er den leuchtenden Stern, und seine Gedanken begannen zu schweifen und seine Prinzipien auf die Wissenschaft anzuwenden. Innerhalb weniger Tage entwickelten Willson und sein Team aus Studenten und Postdocs einen Test mit leuchtenden Nanopartikeln aus Phosphor, der die Partikel noch besser nachweisbar und die Tests noch genauer machen sollte. Zwei der Studenten wurden zu den Gründern von Luminostics (heute Clip Health), einem Spin-off des Willson-Labors.)

Nachweis von COVID-19-Antikörpern in 10-12 Sekunden

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Jetzt wird im Willson-Labor die nächste Generation entwickelt.

"Bei dieser neuen Entwicklung gibt es zwei Tricks. Erstens verwenden wir Enzyme, also Proteine, die Reaktionen katalysieren, um Reaktionen anzutreiben, die Licht emittieren, wie ein Glühwürmchen. Zweitens haben wir diese lichtemittierenden Enzyme zusammen mit Antikörpern, die an COVID-Proteine binden, an harmlose Viruspartikel angehängt", berichtet Willson in der Zeitschrift Analyst der Royal Society of Chemistry.

Diese Schritte sind deshalb sinnvoll, weil ein Antikörper auf einem Virus an ein COVID-Target auf dem Teststreifen binden kann und viele lichtemittierende Enzyme mit sich bringt. Auf diese Weise erhält das Team mehr Licht für jedes Target, so dass weniger Targets benötigt werden, um das Licht zu sehen, was den Test empfindlicher macht.

Während man die Ergebnisse in einem sehr dunklen Raum vielleicht mit dem Auge ablesen kann, hat das Willson-Team eine kleine Plastikbox entwickelt, die das Licht ausschließt und die Ablesung durch eine Smartphone-Kamera ermöglicht.

"Dies ist reproduzierbarer und wahrscheinlich empfindlicher, und mit Smartphones kann man die Ergebnisse an Datenbanken und dergleichen weitergeben", so die korrespondierende Autorin der Studie, Katerina Kourentzi, außerordentliche Professorin für Chemie- und Biomolekulartechnik an der Universität Houston. Jacinta Conrad, Frank M. Tiller Associate Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik, ebenfalls vom William A. Brookshire Department of Chemical and Biomolecular Engineering am University of Houston Cullen College of Engineering, gehört zum Team. Zu den anderen UH-Mitarbeitern gehören die Erstautorin der Studie, Maede Chabi, Binh Vu, Kristen Brosamer, Maxwell Smith und Dimple Chavan.

Willson fügt hinzu, dass die Empfindlichkeit wirklich ausgezeichnet ist, besser als bei allen kommerziellen Tests, was die Technologie in einer Reihe von medizinischen Bereichen nützlich macht.

"Diese Technologie kann für den Nachweis aller möglichen anderen Dinge verwendet werden, einschließlich Grippe und HIV, aber auch Ebola und biologische Kampfstoffe, und vielleicht Toxine und Umweltverschmutzungen und Pestizide in Lebensmitteln", so Willson.

Der Himmel - und die Sterne - sind also wirklich die Grenze.

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