[ad_1]
Pendekatan baru untuk menguji keberadaan virus yang menyebabkan Covid-19 dapat mengarah pada pengujian yang lebih cepat, lebih murah, dan berpotensi kurang rentan terhadap hasil yang salah daripada metode deteksi yang ada. Meskipun pekerjaan, berdasarkan efek kuantum, masih teoretis, detektor ini berpotensi diadaptasi untuk mendeteksi hampir semua virus, kata para peneliti.
Pendekatan baru dijelaskan dalam kertas dipublikasikan di jurnal Surat Nano, oleh Changhao Li, seorang mahasiswa doktoral MIT; Paola Cappellaro, seorang profesor ilmu dan teknik nuklir dan fisika; dan Rouholla Soleyman dan Mohammad Kohandel dari Universitas Waterloo.
Dengan menggunakan simulasi matematis, para peneliti MIT telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk merancang sebuah sensor, berdasarkan fisika kuantum, yang dapat mendeteksi virus SARS-CoV-2. Ilustrasi oleh para peneliti, diedit oleh MIT News
Tes yang ada untuk virus SARS-CoV-2 termasuk tes cepat yang mendeteksi protein virus tertentu, dan tes reaksi berantai polimerase (PCR) yang membutuhkan waktu beberapa jam untuk diproses. Tak satu pun dari tes ini dapat mengukur jumlah virus yang ada dengan akurasi tinggi. Bahkan tes PCR standar emas mungkin memiliki tingkat negatif palsu lebih dari 25 persen. Sebaliknya, analisis tim menunjukkan tes baru bisa memiliki tingkat negatif palsu di bawah 1 persen. Tes ini juga bisa cukup sensitif untuk mendeteksi hanya beberapa ratus untai RNA virus, hanya dalam satu detik.
Pendekatan baru ini memanfaatkan cacat skala atom dalam kepingan kecil berlian, yang dikenal sebagai pusat kekosongan nitrogen (NV). Cacat kecil ini sangat sensitif terhadap gangguan kecil, berkat efek kuantum yang terjadi di kisi kristal berlian, dan sedang dieksplorasi untuk berbagai perangkat penginderaan yang memerlukan sensitivitas tinggi.
Metode baru akan melibatkan pelapisan nanodiamonds yang mengandung pusat-pusat NV ini dengan bahan yang secara magnetis digabungkan dengan mereka dan telah diperlakukan untuk mengikat hanya dengan urutan RNA spesifik dari virus. Ketika RNA virus hadir dan mengikat bahan ini, itu mengganggu koneksi magnetik dan menyebabkan perubahan fluoresensi berlian yang mudah dideteksi dengan sensor optik berbasis laser.
Sensor hanya menggunakan bahan berbiaya rendah (berlian yang terlibat lebih kecil dari bintik debu), dan perangkat dapat ditingkatkan untuk menganalisis seluruh kumpulan sampel sekaligus, kata para peneliti. Lapisan berbasis gadolinium dengan molekul organik yang disetel RNA dapat diproduksi menggunakan proses dan bahan kimia umum, dan laser yang digunakan untuk membacakan hasilnya sebanding dengan laser pointer hijau komersial yang murah dan tersedia secara luas.
Sementara pekerjaan awal ini didasarkan pada simulasi matematis terperinci yang membuktikan sistem dapat bekerja pada prinsipnya, tim terus berupaya menerjemahkannya ke dalam perangkat skala lab yang berfungsi untuk mengonfirmasi prediksi. “Kami tidak tahu berapa lama untuk melakukan demonstrasi terakhir,” kata Li. Rencana mereka adalah pertama-tama melakukan tes laboratorium pembuktian prinsip dasar, dan kemudian bekerja untuk mengoptimalkan sistem agar berfungsi pada aplikasi diagnosis virus yang sebenarnya.
Proses multidisiplin membutuhkan kombinasi keahlian dalam fisika kuantum dan teknik, untuk memproduksi detektor itu sendiri, dan dalam kimia dan biologi, untuk mengembangkan molekul yang mengikat RNA virus dan untuk menemukan cara untuk mengikatnya ke permukaan berlian.
Bahkan jika komplikasi muncul dalam menerjemahkan analisis teoretis ke dalam perangkat yang berfungsi, kata Cappellaro, ada margin besar negatif palsu yang lebih rendah yang diprediksi dari pekerjaan ini sehingga kemungkinan masih memiliki keunggulan kuat dibandingkan tes PCR standar dalam hal itu. Dan bahkan jika akurasinya sama, metode ini masih memiliki keuntungan besar dalam menghasilkan hasilnya dalam hitungan menit, daripada membutuhkan beberapa jam, katanya.
Metode dasar dapat disesuaikan dengan virus apa pun, katanya, termasuk virus baru yang mungkin muncul, hanya dengan mengadaptasi senyawa yang dilekatkan pada sensor nanodiamond agar sesuai dengan bahan generik dari virus target spesifik.
“Pendekatan yang diusulkan menarik baik untuk umum dan kesederhanaan teknologinya,” kata David Glenn, ilmuwan peneliti senior di Quantum Diamond Technologies Inc., yang tidak terkait dengan pekerjaan ini. “Secara khusus, teknik deteksi semua optik yang sensitif yang dijelaskan di sini membutuhkan instrumentasi minimal dibandingkan dengan metode lain yang menggunakan pusat kekosongan nitrogen,” katanya.
Dia menambahkan bahwa untuk perusahaannya, “kami sangat senang menggunakan sensor kuantum berbasis berlian untuk membangun alat yang kuat untuk diagnostik biomedis. Tak perlu dikatakan, kami akan mengikuti dengan penuh minat ketika ide-ide yang disajikan dalam karya ini diterjemahkan ke lab. ”
Ditulis oleh David L. Chandler
Sumber: Institut Teknologi Massachusetts
[ad_2]
