Плазмонный биосенсор, сопряжённый со смартфоном, для обнаружения вируса АЧС без амплификации
Глобальное распространение вируса африканской чумы свиней (АЧС) обусловливает острую потребность в чувствительных, специфичных и адаптируемых к условиям ограниченных ресурсов диагностических инструментах. Современные «золотые стандарты» диагностики требуют лабораторных условий и вносят критическую задержку в реагирование на вспышки. Для решения этой проблемы разработан плазмонный биосенсор на основе функционализированных наночастиц золота, предназначенный для быстрой, безамплификационной детекции вируса АЧС. Наночастицы золота поверхностно функционализированы 11-меркаптоундекановой кислотой и in situ объединены с олигонуклеотидными зондами, специфичными к вирусу АЧС и нацеленными на консервативный участок гена p72 (B646L). Механизм детекции основан на кислотно-индуцированной агрегации: гибридизация целевой ДНК вируса АЧС с зондом формирует жёсткий дуплекс, защищающий наночастицы от кислотно-индуцированной дестабилизации и сохраняющий рубиново-красный цвет, тогда как в отсутствие целевой ДНК наночастицы агрегируют, вызывая видимый сдвиг цвета от красного к синему.
Оптимизированный биосенсор продемонстрировал 100 % аналитическую специфичность без перекрёстной реактивности в отношении панели из 19 образцов геномной ДНК нецелевых бактерий, характерных для свиноводческой среды.
Среди различных стратегий биосенсинга плазмонные/колориметрические методы на основе наночастиц золота выделяются уникальным сочетанием характеристик, идеально подходящих для использования в полевых условиях. Принцип прост: агрегация функционализированных наночастиц золота, вызванная специфическим молекулярным распознаванием при добавлении кислоты, приводит к резкому изменению цвета с красного (диспергированные частицы) на синий/фиолетовый (агрегированные частицы). Этот механизм преобразования не требует сложного оборудования для получения базового результата «да/нет». Наночастицы золота легко комбинируются с одноцепочечными ДНК в качестве зондов, что делает их универсальными и экономичными сенсорными платформами. Последние достижения в области камер для смартфонов и интегрированного программного обеспечения для анализа изображений позволили преобразовать субъективные плазмонные/колориметрические показания в количественные объективные сигналы, открыв возможности для полностью портативной диагностики в месте оказания медицинской помощи с помощью приложений.
Таким образом, разработанный биосенсор на основе плазмонных золотых наночастиц обеспечивает быструю, специфичную, чувствительную и не требующую амплификации детекцию вируса АЧС. Приложение Bio-Analytics для смартфона представляет собой сертифицированный прибор для количественного анализа, который позволяет обойтись без лабораторного спектрофотометра, сохраняя при этом аналитическую точность. Платформа не требует ферментативной амплификации или реагентов для холодовой цепи и соответствует основным критериям диагностики нового поколения: точность, быстрота, низкая стоимость и доступность для минимально обученного персонала. При условии дополнительной проверки данная технология может ускорить реагирование на вспышки заболеваний, обеспечить мониторинг на уровне ферм и помочь защитить здоровье поголовья свиней и экономическую стабильность свиноводческой отрасли во всём мире.
