Foil-based lab-on-chip electrochemical genosensors for rapid antimicrobial resistance testing
Szybkie i niskokosztowe testy genetyczne do detekcji bakterii pozostają istotnym wyzwaniem w walce z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR). W niniejszej pracy przedstawiono elektrochemiczny genosensor wykonany w technologii drukowanej elektroniki, zintegrowany z mikroprzepływowym modułem opartym na folii, stanowiący nowatorskie i skalowalne podejście do detekcji kwasów nukleinowych. Moduł umożliwia bezpośrednią analizę elektrochemiczną nieoczyszczonych amplikonów asymetrycznej reakcji PCR, ukierunkowanej na gen vanB, będący kluczowym determinantem oporności na wankomycynę. Istotnym elementem jest zastosowanie starterów znakowanych błękitem metylenowym bezpośrednio w reakcji PCR, co eliminuje konieczność oczyszczania produktów po amplifikacji i upraszcza procedurę analityczną. Optymalizacja projektu sondy, jej immobilizacji oraz przygotowania próbki pozwoliła uzyskać granicę detekcji poniżej 50 nM oraz 100% swoistości względem sekwencji nietargetowych. W warunkach statycznych dodatek rozpuszczalników organicznych oraz rozcieńczenie próbki zwiększały efektywność hybrydyzacji około dziewięciokrotnie. W trybie przepływu mikroprzepływowego poprawa transportu masy kompensowała wpływ rozpuszczalników, podczas gdy rozcieńczenie próbki nadal pozostawało korzystne. Płaskie, drukowane przetworniki elektrochemiczne wykazywały powtarzalne odpowiedzi porównywalne z klasycznymi elektrodami dyskowymi ze złota przy pracy w zoptymalizowanych warunkach. Integracja z folią mikroprzepływową zapewniała stabilną pracę w kontrolowanym zakresie przepływu (2,6–15 µL/min) oraz potwierdziła przydatność systemu w zastosowaniach typu Point-of-Care (PoC). Możliwość bezpośredniej detekcji nieoczyszczonych produktów PCR w zminiaturyzowanym, niskokosztowym formacie, w połączeniu z możliwością adaptacji platformy do analiz wielokrotnych (multiplex) lub amplifikacji izotermicznej (LAMP, RPA) oraz potencjalną integracją z odczytem sygnału za pomocą smartfona, stanowi istotny krok w kierunku w pełni zintegrowanych, przenośnych systemów diagnostycznych do szybkiej detekcji AMR i analizy genetycznej w warunkach zdecentralizowanych.
Artykuł:
Measurement
Autorzy z PW:
Katarzyna Tokarska, Anna Szymczyk-Drozd, Aleksandra Julia Skiba, Robert Ziółkowski, Marcin Olszewski, Elżbieta Malinowska, Jakub Krzemiński
Dyscyplina:
Rok wydania: