Bio-uudelleenkonfiguroitava elektroninen alusta virusten hengityselinten patogeenien moninkertaiseen havaitsemiseen (BIOPLEX)
Bio-uudelleenkonfiguroitava differentiaaliimpedanssielektroninen alusta virusten hengitysteiden patogeenien korkean herkkyyden moninkertaiseen havaitsemiseen
Tämä projekti keskittyy huippuluokan elektronisen biosensorialustan kehittämiseen erittäin herkän ja spesifisen kohdebiomolekyylien havaitsemiseen. Alkusovellukset kohdistuvat SARS-CoV-2:n havaitsemiseen. Järjestelmä toimii mikroelektrodien välisellä impedanssimittauksella hyödyntäen lukitustilaa vertaansa vailla olevan resoluution (1 ppm) saavuttamiseksi. Parannettu signaalin havaitseminen saavutetaan funktionalisoiduilla polystyreenimikrohelmillä, jotka vahvistavat impedanssin muutoksia, mikä perustuu aiempaan menestykseen Dengue-viruksen vasta-aineiden havaitsemisessa.
Keskeisiä innovaatioita ovat differentiaalinen impedanssitunnistin useiden kanavien kautta eri kohteiden reaaliaikaiseen vertailevaan analyysiin sekä DMA-pohjaisilla toiminnallisilla polymeereillä modifioitu biosensorisiru optimaalista anturin immobilisointia ja kohteen vuorovaikutusta varten. Biosensori integroituu olemassa olevaan mikrofluidijärjestelmään ja tukee koko viruksen havaitsemista käyttämällä DNA-leimattuja vasta-aineita SARS-CoV-2-piikkiproteiinia vastaan yhdistettynä komplementaarisiin oligonukleotidifunktionalisoituihin helmiin. Tätä strategiaa täydentää antigeenispesifinen havaitseminen käytännön sovelluksissa, kuten hoitopistetestauksessa apteekeissa.
Projekti sisältää retrospektiivisen tutkimuksen, jossa analysoidaan anonymisoituja hengityselimiä ja plasmanäytteitä COVID-19-biopankista, jotta voidaan validoida alustan herkkyys viruspartikkelien havaitsemisessa. Näillä ponnisteluilla pyritään kehittämään hengitystieinfektioiden diagnostiikkatekniikoita turvallisuuteen, skaalautumiseen ja monipuolisuuteen keskittyen.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Yksityiskohtainen kuvaus
Hanke liittyy elektronisen alustan kehittämiseen, joka suorittaa mikroelektrodien välisen impedanssin vaihtelun mittauksen kohdebiomolekyylin sieppauksen yhteydessä selektiivisellä biokoettimella, joka on aiemmin oksastettu biosensorin pinnalle. Tarvittava herkkyys saavutetaan käyttämällä biosensoria lukitustilassa, mikä varmistaa korkeimman resoluution impedanssisignaalien amplitudi- ja vaihevaihteluiden seurannassa (POLIMI on osoittanut muissa sovelluksissa 1 ppm). Elektronisen signaalin tehostamiseksi polystyreenimikrohelmiä, jotka on asianmukaisesti funktionalisoitu oligonukleotideilla tai vasta-aineilla, käytetään linkittämään kohde ja lisäämään impedanssin vaihtelua, kuten kannattajat ovat osoittaneet onnistuneessa Dengue-viruksen vasta-aineiden havaitsemisessa. Jotta voidaan käsitellä useita havainnointikohtia rinnakkain samalla biosensorisirulla, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen vertailevan analyysin eri kohteista samasta biologisesta näytteestä lisätyn havaitsemisherkkyyden ja -ohjauksen saavuttamiseksi, kehitetään mittatilaustyönä valmistettu elektroninen alusta differentiaalisen impedanssitunnistuksen (ts. , suora vertailu kohdeanturin ja referenssin välillä) useilla kanavilla. Biosensorisiru, joka on valmistettu borosilikaatista kultamikroelektrodeilla, sisältää sen pinnan spesifisen modifikoinnin funktionaalisilla polymeereillä (perhe N,N-dimetyyliakryyliamidi-DMA-pohjaisia polymeerejä), jotka on kehittänyt CNR:n ja jotka muodostavat nanometrisen hydrofiilisen kalvon sirun pinnalle. Näiden kopolymeerien funktionaaliset ryhmät mahdollistavat koettimen kovalenttisen immobilisoinnin säilyttäen sen aktiivisen rakenteen, oikeanlaisen avaruudellisen etäisyyden, orientaation ja tiheyden edistäen vuorovaikutusta kohteen kanssa. Biosensorisiru integroidaan ryhmässä jo saatavilla olevaan mikrofluidijärjestelmään.
SARS-CoV-2:een kohdistetaan haastavia strategioita. Ensinnäkin aiomme siepata koko viruksen liuoksessa käyttämällä DNA-leimattuja vasta-aineita, jotka on suunnattu SARS-CoV-2-piikkiproteiinia vastaan.
Anturialue, jossa on oligonukleotidikoettimia, jotka ovat komplementaarisia vasta-aineeseen kytketylle DNA-sekvenssille, on vuorovaikutuksessa DNA-leimattujen vasta-aineiden kanssa, jotka ovat koristaneet viruksen koko pintaa. Alustan impedanssin vaihtelun lisäämiseksi käytetään polystyreenihelmiä: erityisesti niitä modifioidaan oligonukleotidilla, joka on komplementaarinen viruksen sieppaaseen vasta-aineeseen kytketylle oligonukleotidille. Tämä koko viruksen havaitsemismetodologia, jossa yhdistetään DNA-ohjattu antigeenien sieppaus ja korkean herkkyys differentiaalisen impedanssitunnistuksen alusta, on täysin uusi ja sen odotetaan menestyvän niiden tulosten perusteella, joita kannattajat ovat jo saavuttaneet vasta-aineiden havaitsemisessa. denguevirustartunnan saaneiden ihmisten veressä. Samanaikaisesti aiomme laajentaa sähköisen alustan käyttöä myös virusantigeenien havaitsemiseen, ts. Piikkiproteiini S tai nukleokapsidiproteiini N. Antigeenien käyttö infektion diagnosoinnissa koko viruksen sijasta voi johtaa merkittäviin käytännön keskeytyksiin, koska se ei edellytä erityisiä turvallisuusvaatimuksia, joten testi voidaan suorittaa missä tahansa paikassa , erityisesti apteekeissa tai lääketieteellisissä klinikoissa tavanomaisten antigeenisten lateraalivirtaustestien tapaan.
Tämä on retrospektiivinen yksikeskustutkimus, jossa testataan hengitysnäytteitä PRIN Prot -projektissa kehitettävän alustan analyyttisen herkkyyden arvioimiseksi. 2022EJL28B. Näytteet täydennetään anonymisoituina ja näyteanalyysit suoritetaan, jotta voidaan tarkistaa laitteen kyky paljastaa viruspartikkelien esiintyminen biologisessa matriisissa, kuten hengitysnäytteitä tai tarvittaessa instrumenttien asettamista varten, plasman satunnaistettuja ja anonymisoituja näytteitä. Tutkimukseen ei osallistu potilaita tai kliinisten tietojen käyttöä, vaan käytettiin vain San Raffaelen institutionaaliseen COVID-19 kliinis-biologiseen biopankkiin (COVID-BioB, NCT04318366) tallennettuja näytteitä. Tutkimukseen käytetyt näytteet on kerätty ajanjaksolla 19.3.2020 - 31.5.2024.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
-
Milan, Italia, 20132
- IRCCS San Raffaele
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
- Lapsi
- Aikuinen
- Vanhempi Aikuinen
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Näytteenottomenetelmä
Tutkimusväestö
Kuvaus
Sisällön kriteerit:
- Hengitystievirusten varalta testatut näytteet, jotka on säilytetty San Raffaelen instituutiossa COVID-19:n kliinis-biologisessa biopankissa (COVID-BioB, NCT04318366).
Poissulkemiskriteerit:
- Ei mitään
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
Kohortit ja interventiot
Ryhmä/Kohortti |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Positiivinen hengitystieviruksille
79 retrospektiivistä näytettä testattiin hengitystieviruksille
|
Mikroelektrodien välistä impedanssin vaihtelua mittaavaa elektronista alustaa käytetään kohdebiomolekyylin sieppaamisessa selektiivisellä biokoettimella, joka on aiemmin oksastettu biosensorin pinnalle.
Tarvittava herkkyys saavutetaan käyttämällä biosensoria lukitustilassa, mikä varmistaa korkeimman resoluution impedanssisignaalien amplitudi- ja vaihevaihteluiden seurannassa.
|
|
Negatiivinen hengitystieviruksille
79 retrospektiivistä näytettä testattiin negatiivisesti hengitystieviruksille
|
Mikroelektrodien välistä impedanssin vaihtelua mittaavaa elektronista alustaa käytetään kohdebiomolekyylin sieppaamisessa selektiivisellä biokoettimella, joka on aiemmin oksastettu biosensorin pinnalle.
Tarvittava herkkyys saavutetaan käyttämällä biosensoria lukitustilassa, mikä varmistaa korkeimman resoluution impedanssisignaalien amplitudi- ja vaihevaihteluiden seurannassa.
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Biosensorialustan validointi nenänielun vanupuikolla
Aikaikkuna: 12 kuukautta
|
Reaaliaikainen impedanssimittaus satunnaistetuissa hengitysnäytteissä hengitystievirusten havaitsemiseksi
|
12 kuukautta
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Yleiset julkaisut
- Liu W, Liu L, Kou G, Zheng Y, Ding Y, Ni W, Wang Q, Tan L, Wu W, Tang S, Xiong Z, Zheng S. Evaluation of Nucleocapsid and Spike Protein-Based Enzyme-Linked Immunosorbent Assays for Detecting Antibodies against SARS-CoV-2. J Clin Microbiol. 2020 May 26;58(6):e00461-20. doi: 10.1128/JCM.00461-20. Print 2020 May 26.
- Seo G, Lee G, Kim MJ, Baek SH, Choi M, Ku KB, Lee CS, Jun S, Park D, Kim HG, Kim SJ, Lee JO, Kim BT, Park EC, Kim SI. Rapid Detection of COVID-19 Causative Virus (SARS-CoV-2) in Human Nasopharyngeal Swab Specimens Using Field-Effect Transistor-Based Biosensor. ACS Nano. 2020 Apr 28;14(4):5135-5142. doi: 10.1021/acsnano.0c02823. Epub 2020 Apr 20. Erratum In: ACS Nano. 2020 Sep 22;14(9):12257-12258. doi: 10.1021/acsnano.0c06726.
- Sola L, Damin F, Gagni P, Consonni R, Chiari M. Synthesis of Clickable Coating Polymers by Postpolymerization Modification: Applications in Microarray Technology. Langmuir. 2016 Oct 11;32(40):10284-10295. doi: 10.1021/acs.langmuir.6b02816. Epub 2016 Sep 29.
- Piedimonte P, Sola L, Cretich M, Gori A, Chiari M, Marchisio E, Borga P, Bertacco R, Melloni A, Ferrari G, Sampietro M. Differential Impedance Sensing platform for high selectivity antibody detection down to few counts: A case study on Dengue Virus. Biosens Bioelectron. 2022 Apr 15;202:113996. doi: 10.1016/j.bios.2022.113996. Epub 2022 Jan 15.
- F. Morichetti et al., "Non-Invasive On-Chip Light Observation by Contactless Waveguide Conductivity Monitoring," in IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 20, no. 4, pp. 292-301, July-Aug. 2014, Art no. 8201710, doi: 10.1109/JSTQE.2014.2300046.
- Ciccarella, Pietro et al. "Multichannel 65 zF rms Resolution CMOS Monolithic Capacitive Sensor for Counting Single Micrometer-Sized Airborne Particles on Chip." IEEE Journal of Solid-State Circuits 51 (2016): 2545-2553.
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Ensisijainen valmistuminen (Todellinen)
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Arvioitu)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Arvioitu)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- BIOPLEX 2022EJL28B
- 2022EJL28B (Muu apuraha/rahoitusnumero: Ministero dell'Università e della Ricerca (MUR))
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Yhdysvalloissa valmistettu ja sieltä viety tuote
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .