Nanogold detectează bolile în 15 minute: NasRED citește sute de molecule dintr-o picătură de sânge

ACS Nano a descris un test de diagnostic portabil numit NasRED ( Detecție electronică rapidă, susținută de nanoparticule ): acesta utilizează nanoparticule de aur și citire electro-optică pentru a detecta antigeni și anticorpi împotriva infecțiilor la concentrații extrem de scăzute - până la nivel subfemtomolar/atomolar. Testarea pentru COVID-19 a arătat o diferențiere precisă față de alte infecții, timpul de răspuns a fost de ~15 minute, iar costul testului a fost de aproximativ 2 dolari. Potrivit autorilor, sensibilitatea este de ~3000 de ori mai mare decât în cazul ELISA, este necesară o cantitate de probă de 16 ori mai mică, iar rezultatul este de 30 de ori mai rapid.

Fundal

• De ce diagnosticul PoC din nou și cum să se măsoare succesul acestuia. În practica reală, sunt necesare teste la fața locului (la fața locului, rapide, ieftine) care să îndeplinească criteriile ASSURED/ASSURED: Accesibil, Sensibil, Specific, Ușor de utilizat, Rapid/Robust, Fără echipament/simplă, Livrat, plus Conectivitate în timp real și ușurință în colectarea probelor. Majoritatea testelor „la domiciliu” încă nu acoperă toate punctele, în special „S” - sensibilitatea. De aici și cursa pentru metodele care vor oferi un nivel de sensibilitate de laborator, fără un laborator.
• Unde clasicii se blochează.
  • Testele LAT (testele antigenice) sunt rapide și ieftine, dar sensibilitatea împotriva PCR este moderată și depinde în mare măsură de încărcătura virală/momentul bolii; chiar și cele mai bune kituri nu ating adesea sensibilitatea „de laborator”.
  • ELISA este precisă, dar necesită reactivi, mașini de spălat/citit, incubări - aceasta înseamnă ore întregi și un laborator; versiunile „îmbunătățite” existente reduc pragurile, dar cu prețul complexității protocolului. Pentru screening-ul pe teren, acestea reprezintă bariere.
• De ce nanoparticule de aur? Nanoparticulele de aur sunt elementul de bază al biosenzorilor: au un răspuns plasmonic pronunțat (modificări ale absorbției/împrăștierii la agregare sau când mediul se schimbă), o chimie de suprafață convenabilă pentru conjugarea proteinei/aptamerului și o stabilitate bună. Acest lucru permite construirea de teste în care legătura „molecula analizată ↔ nanoparticula” este convertită într-un semnal optic/electronic fără optică complexă.
• Citirea electro-/opto-electronică ca un pas înainte. Cheia PoC este simplificarea detecției: în loc de spectrofotometre mari, se utilizează un LED + un fotosenzor/electronică simplă și se citește modificarea transparenței/împrăștierii sau „așezării” nanoparticulelor funcționalizate la legarea țintei. Astfel de scheme oferă o gamă dinamică largă și un timp de răspuns rapid, menținând în același timp limite de detecție scăzute. Aici intervine NasRED.
• De ce este important să putem vedea atât antigeni, cât și anticorpi? Pentru infecțiile aflate în diferite stadii, unele ținte sunt mai informative decât altele: antigenul pentru infecția activă incipientă, anticorpii pentru existența unei infecții trecute/actuale cu seroconversie sau evaluarea răspunsului imun. Platformele care se „recalifică” modular de la antigeni la anticorpi (și înapoi) se adaptează mai rapid pentru noi agenți patogeni/sarcini.
• Contextul acestui articol anume. Într-o demonstrație despre SARS-CoV-2, NasRED a demonstrat detectarea nivelurilor subfemtomolare de antigeni/anticorpi în ~15 minute dintr-un microvolum (aproximativ 6 µl) și discriminarea precisă a COVID-19 de alte infecții; se susține că platforma este adaptabilă la toxine, markeri tumorali etc. Acest lucru elimină decalajul dintre „bandă” și laborator în ceea ce privește sensibilitatea și viteza. Consecința este potențialul de detectare precoce la prevalență scăzută și în medii cu resurse reduse.
• Însă hipersensibilitatea vine și cu riscuri. Cu cât pragul este mai mic, cu atât cerințele privind puritatea, controlul reacțiilor încrucișate și gestionarea rezultatelor fals pozitive sunt mai mari. Prin urmare, fiecare „țintă” nouă de pe platformă necesită validări clinice separate și teste de stres pentru efectele matricei (sânge, salivă, nazofaringe) și stabilitatea consumabilelor în lanțurile de aprovizionare reale.
• De ce este aceasta o direcție logică pentru evoluția testelor. Domeniul a învățat deja să „spargă” barierele picomolare (ELISA digitală, formate LF îmbunătățite), dar mai des cu prețul unor echipamente scumpe/protocoale complexe. Platformele AuNP cu citire electronică simplă urmăresc să combine ultra-sensibilitatea cu hardware ieftin - exact ceea ce cer criteriile ASSURED/ASSURED.

Cum funcţionează asta

• Nanoparticulele de aur sunt acoperite cu molecule de recunoaștere. Pentru a căuta o proteină virală, se utilizează anticorpi; pentru a capta anticorpii pacientului, se utilizează antigene virale.
• Aceste particule sunt adăugate la o probă minusculă (o picătură de sânge/salivă/lichid nazal). Dacă proba conține o țintă, majoritatea nanoparticulelor se lipesc între ele și se depun pe fundul tubului. Dacă nu există nicio țintă, suspensia rămâne tulbure.
• Dispozitivul trece un fascicul LED prin partea superioară a lichidului, iar un senzor electronic măsoară câtă lumină trece prin el: mai multă lumină = particulele au „căzut”, ceea ce înseamnă că există o țintă. Toate acestea fără componente optice voluminoase și pregătire complicată a probei.

Ce anume a fost arătat în noua lucrare

• COVID-19: NasRED a detectat în mod fiabil antigenele și anticorpii SARS-CoV-2 la niveluri la care metodele standard eșuează și a diferențiat COVID-19 de alte infecții. În testele umede cu particule întregi de coronavirus, sensibilitatea a fost comparabilă cu Abbott ID NOW (un test molecular popular), dar cu un avantaj în ceea ce privește viteza/simplitatea.
• Pragul de detecție: Echipa a extins sensibilitatea în intervalul atomolar (exemplu din comunicatul de presă: „o picătură de cerneală în 20 de piscine olimpice”). Titlul articolului pune accentul pe nivelul subfemtomolar.
• Modularitate: aceleași nanoplatforme „goale” pot fi reprogramate rapid pentru alte ținte, de la E. coli (toxina Shiga) la markeri tumorali și proteine Alzheimer; un prototip al acestei tehnologii a detectat anterior Ebola din volume mici de sânge.

De ce este important acest lucru?

• Testare de laborator — fără laborator. O nevoie urgentă în domeniul sănătății este testarea rapidă, precisă și cu costuri reduse la punctul de îngrijire (PoC). NasRED face legătura dintre testele rapide cu benzi de test și testele de laborator „grele”: ~2 USD per test, ~15 minute, echipament și instruire minime. Acest lucru este esențial pentru condițiile de teren și regiunile cu resurse reduse.
• Depistare precoce la prevalență scăzută. Când cazurile sunt puține (focare timpurii, grupuri de risc HIV/VHC, borrelioză), nu este profitabil să se lanseze lanțuri de laboratoare, iar pacienții pur și simplu nu sunt testați. Testul ultra-sensibil PoC vă permite să căutați un ac în carul cu fân - și să o faceți chiar pe loc.

Cu cât este asta „mai bine decât standardul”?

Autorii oferă comparații: ≈3000× mai sensibil decât ELISA, volumul probei de 16× mai mic, timp de răspuns de 30× mai rapid; în concentrații absolute, sute de molecule în submicrolitri, „de aproape 100.000 de ori mai sensibil decât testele standard de laborator” (estimare din comunicatul instituțional). Aceste cifre se referă la valori de referință în condițiile studiului și necesită validare externă.

Ceea ce este deja clar despre „punctele sensibile”

• Deocamdată, prepararea probelor necesită mini-centrifuge/mixere de laborator; echipa lucrează la miniaturizare și automatizare, cu scopul de a obține un format complet de buzunar și, eventual, un test la domiciliu.
• Universalitatea declarată (module pentru diferite boli) este excelentă pe hârtie, dar pentru clinică sunt necesare studii clinice separate pentru fiecare țintă analitică (HIV, VHC, borelioză etc.) cu testarea reacțiilor încrucișate, a stabilității reactivilor și a calității lanțului de aprovizionare.

Unde poate duce asta?

În viitorul apropiat, NasRED arată ca o platformă: un dispozitiv + „atașamente” senzoriale înlocuibile pentru markerul dorit. Dacă se confirmă modularitatea, această abordare ar putea accelera implementarea testelor pentru noile focare și ar putea extinde diagnosticarea PoC în clinici, departamente de urgență, puncte mobile și chiar în echipe mobile pentru grupuri greu accesibile.

Sursă: Choi Y. și colab. Detectarea rapidă și electronică a anticorpilor și antigenelor SARS-CoV-2 la nivel subfemtomolar, susținută de nanoparticule. ACS Nano, publicat pe 11 august 2025. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c12083