探测病毒的病毒生物传感器的发展

最近,与流行病如非典,即Covid-19,生物传感器检测的病毒病原体吸引了很多兴趣。的快速识别的病毒在受污染的食物或水,表面或病人样本是一个先决条件有效地抵消病毒疫情,疫情以及生物恐怖主义。

目前,病毒检测是实现的最高灵敏度分析依赖对乘法和聚合酶链反应(PCR)检测病毒DNA和RNA。然而,这种技术有一些缺陷。它有一个长的处理时间(通常是24小时),缺乏实时监控和现场病原体快速检测以及这种先进的实验室设备和训练有素的人员是必需的。

Bio-analytical化验检测人类诺瓦克病毒(11月)

弗雷德里克·钩领导的一个研究小组在瑞典查尔姆斯理工大学的发展bio-analytical化验与单一病毒整个病毒粒子的检测灵敏度。在最近的工作中,他们关注的是人类的检测诺瓦克病毒(11月);传染性很强的病毒导致肠胃炎或俗称“冬天呕吐bug”。

病毒样颗粒(一种)最常见的诺瓦克病毒II.4 genogroup (Ast / 6139/01应变)被用作模型研究中的病原体。诺瓦克病毒是一种小型非包膜病毒RNA Caliciviridae家族的遗传多样性高的。它由一个外二十面体外壳组装主要来自180衣壳蛋白保护病毒基因组。

“冬天呕吐错误”

“冬天呕吐错误”造成的这种病毒是通过流行病蔓延全球。虽然没有得到的关注其他传染病,如即或SARS,负责在每年200000儿童死亡,主要是在发展中国家。非常稳定和极度传染性诺瓦克病毒通过口粪和自发的疫情传播经常食用被污染的食物或水后发生。以来的监测是最重要的粒子数量很低(< 100)可能足以产生疾病暴发,因此使其早期检测具有挑战性。

自组装衣壳蛋白在昆虫细胞中表达重组通常用于探测病毒的具有约束力的行为。这些非传染性病毒样蛋白(一种)表现出形态和绑定属性类似于真正的病毒和高特异性识别各种各样的唾液和细胞表面glycoconjugates,包括膜结合histo-blood集团积极glycosyphingolipids (GSL)。这样一种代表优秀的模型工作旨在设计新的病毒检测生物传感器原理。

图1所示。三明治的示意图表示试验设置。粒子捕获到一个双分子层含有10% H I型鞘糖脂(GSL)识别特异性高的一种。的荧光信号生成TIRF照明sensor-bound rhodamine-labeled囊泡含有5% H 1型gsl。

试验探索了在这项研究是建立在一种夹层配置上首先被捕获到防污底的(低蛋白质的非特异性吸附)支持脂质双分子层包含一个特定GSL-ligand 11月。然后牢牢绑定一种可视化成像个人fluorescently-labelled磷脂囊泡含有相同的NoV-specific配体(图1)。利用所产生的隐失场TIRF照明歧视表面束缚囊泡与解决方案,泡在传感器接口绑定和发布事件可以确定和跟踪。这个设置使它因此不仅可以想象单个病毒颗粒还获得信息受体的亲和力,gsl在这种情况下。[1]

延时1000帧组成的电影获得使用TIRF显微镜加上iXon EMCCD相机每秒5帧的速度。试验是在一个96孔板和感兴趣的所有井成像在7个不同的位置,以确保可再生的统计数据。基于matlab软件被用来分析图像。短暂,荧光泡数如果其强度超过预先设定的阈值,如果是出现在一个预定义的连续的帧数(最低7帧)。协会的阴谋被记录生成新来的囊泡的数量随着时间的推移和囊泡的停留时间也被测量。试验的检测极限也量化。

这项研究的结果表明,该生物传感器由钩博士和他的同事开发的检测诺瓦克病毒表现出良好的特异性与非特异性绑定(图2)。该方法表现出单分子敏感性作为单独的囊泡很容易可视化。囊泡生成局部信号可以很容易地解决,歧视的背景噪音。虽然可以有效地抑制背景噪声,一个关键因素影响检测极限(LOD)产生的背景信号非特异性绑定事件。被考虑的一个重要方面是防污底的传感界面的角色应该是病毒和囊泡的。本研究中使用的脂质影响满足这些条件。此外,作者展示了一个可以利用泡绑定事件的实时监控歧视特定形式非特异性结合,根据泡衬底上停留时间,因此进一步降低非特异性背景信号。

图2。代表显微镜图像的表面束缚囊泡(左图)与12.5点一种双层孵化和消极的控制(右图)没有一种执行。

研究小组已经证明了一个相对简单的分析设置结合单分子敏感性和平衡波动分析可用来检测病毒颗粒的LOD ~ 106粒子/毫升。这LOD比迄今为止报道的上下文中被别人生物传感器的检测诺瓦克病毒,此外整个试验可以在不到两个小时中当前的一个重大进步最敏感的病毒检测,采用PCR方法。此外,这些技术可以扩展到其它病毒性病原体的研究。

[1]倍力,M。生,a;Svensson l;拉森,g . Zhdanov;副总裁;钩,F。、交互的单病毒样颗粒囊泡含有鞘糖脂。物理评论快报,107(18)188103页。

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