马克塔兰德里 是加州大学伯克利分校化学与生物分子工程系的助理教授。 XNUMX 月,她开始研究由 IGI 资助的 研究项目 开发快速的 COVID-19 测试。 XNUMX 月,她与 IGI 科学作家 Hope Henderson 讨论了这个项目。
一般情况下,你们的课题组研究什么?
我们主要关注使用 纳米材料 有两个目的。 第一个是开发利用光来检测生物分子的纳米传感器。 有了这些纳米传感器,我们对想象大脑中的神经递质特别感兴趣。 第二个目的是将生物分子递送至体内系统,例如递送 CRISPR 植物成分 基因编辑.
告诉我们您的 COVID-19 研究项目。
我们用于开发生物分子纳米传感器的化学物质基本上是通用的,这意味着它们可以应用于感知各种不同的事物。 我实验室的一群学生和博士后被激励去看看他们是否可以被翻译来检测 SARS-COV-2是, 病毒 这会导致 COVID-19。 该实验室的研究生 Rebecca Pinals 现在领导一个研究小组开发可检测 SARS-CoV-2 的纳米传感器 RNA 和 病毒 穗 蛋白质. 看到他们以多快的速度将自己的技能用于 COVID 研究,以及他们对工作的热情,让我充满动力!
如何使用纳米材料检测病毒?
当材料限于纳米级时,它们会呈现出独特的特性,例如荧光或非常高的表面积与体积比。 我们可以利用这些独特的特性进行纳米传感器的开发。 我们可以对纳米传感器进行化学修饰,以便它们在靠近某些颗粒时发生反应——就像如果纳米传感器靠近 CoV-2 刺突蛋白,它会发出荧光或改变颜色。
您正在开发的基于纳米材料的测试有哪些优势?
目前有两种主要类型的 COVID 测试。 第一个是 抗体测试,让您知道您之前是否通过身体自身的免疫反应接触过 COVID。 第二个寻找活动的 COVID 感染。 后一种测试是基于 qPCR 的测试,可寻找病毒的踪迹 基因组 在患者的体液中,如鼻拭子或唾液。
我们正在开发的测试寻找活跃的 COVID 感染,但使用纳米传感器而不是 qPCR。 qPCR 具有高度的灵敏度和选择性,但在绝对最快的情况下,运行测试需要几个小时,更不用说运输拭子、在医生办公室和测试实验室之间进行通信等了。 实际上,由于对频繁测试的巨大需求,从长远来看,qPCR 测试的成本和时间并不是最可持续的。
我们的目标是开发一种可以在几秒钟内给出结果并且可以重复使用的快速测试。
如何重复使用 COVID-19 测试?
好吧,我们已经修改了纳米材料,以便它们对 COVID 蛋白质或遗传材料做出反应。 我们正在尝试开发一种具有可逆信号的传感器,就像我们的大脑成像纳米传感器在神经递质存在时发出荧光,然后在神经递质消失后迅速返回到“黑暗”基线。 我们不知道它是否会奏效——这是一个高风险的项目! 在我们真正制造出来之前,我们不会知道纳米传感器是否可逆。 但是,如果我们能够成功制造出可逆信号纳米传感器,那么在使用测试后,您可以洗掉 COVID 蛋白或遗传物质,纳米传感器将恢复到基线,我们可以将测试重复用于另一名患者。
你能分享任何初步结果吗?
我们的初步数据表明纳米材料功能化 细胞的 SARS-CoV-2刺突蛋白的受体可以在一小时内检测到刺突蛋白。 这些结果对项目的可行性很有希望。 我们现在正致力于在唾液等复杂的生物流体中测试这些纳米传感器,下一步,希望在今年晚些时候,将把它们整合到手持设备中。 在这种形式因素中,我们可以开发一种测试,用于医生办公室、测试亭,甚至在家中进行测试。
这种测试有什么缺点吗?
最大的挑战之一是能够达到当前基于 qPCR 的测试所具有的灵敏度。 很难与当前测试的敏感性竞争 - 但这是讨论权衡的有用之处。 即使我们的测试不那么敏感,我们也希望它可能有用,因为它可以提供更快的读数,并且可能用于将个人分类为阴性的人,以及应该继续前进的人更灵敏的 qPCR 测试。
您可以使用类似的诊断纳米传感器来测试其他疾病吗?
是的,纳米材料和化学探针的优势之一是它们可以适应识别各种目标。 我希望这项工作可以 翻译 为其他病毒创建诊断,如果当前病毒发生变异,或在未来的大流行中。 迄今为止,我们开发的许多纳米传感器旨在在活体组织或活体动物中实施,例如我们的神经成像工作,这要求我们的纳米传感器在这些系统中安全使用。 开发一种不需要植入患者体内的测试,而不是我们在大脑内使用的纳米传感器,实际上让我们有更多的余地来使用不同的材料和化学物质。
你的实验室现在怎么样?
我们正在采取适当的社会疏远措施。 因此,我们实验室一次最多可以有四名科学家,其中一些正在研究 COVID 项目。 我们在 Zoom 开会讨论最近的结果。 不在实验室工作的个人正在帮助进行数据分析并跟上快速变化的文献。
现在是什么让你保持动力?
我的实验室已经四岁了。 我的前几个学生刚刚毕业,当实验室感觉事情刚刚开始并运行时,暂停研究是一个棘手的时刻。 但这个项目是我的学生和博士后的心血结晶,他们一直致力于纳米传感器的开发,其中有几个人从第一天起! 看到他们能够以多快的速度将他们的技能用于 COVID 研究,以及他们对工作的热情,让我充满动力!
第二件事是,及时了解 COVID 研究有助于我将经过科学验证的信息与错误信息进行分类,并将其传达给家人和朋友,他们可能没有受过科学教育的特权。 我的邻居给我发了一些真正的错误信息文章! 我告诉她,“我很高兴为你读任何东西。” 所以每隔几天,我就会从她那里得到一些信息,“这是真的吗?” 我真的很高兴能为她回答这个问题。
你有什么新的检疫爱好吗?
和其他人一样,我现在正在做我的面包! 并尝试烹饪替代美食。 我不是素食主义者,但我最近的创作是带有丝豆腐、大豆香肠和蘑菇的素食煎蛋卷。 非常好!
这项工作由实验室资助 基因组学 Research (LGR),加州大学伯克利分校/加州大学旧金山分校 (IGI) 和葛兰素史克之间的合作。