Квантовая механика поможет быстро обнаруживать SARS-CoV-2
Новый датчик, работающий по принципам квантовой механики, может увеличить точность и время тестирования на COVID-19
Существующие экспресс-тесты на наличие вируса SARS-CoV-2 обнаруживают специфические вирусные белки, а более точные ПЦР-тесты могут делаться несколько часов. Ни один из этих тестов не может с высокой точностью определить количество присутствующего вируса. Даже ПЦР-тесты золотого стандарта могут давать ложноотрицательные результаты в четверти случаев.
В новой работе ученые создали новый тест, который выдает ложноотрицательные результаты менее чем в 1 проценте случаев. Тест также может быть достаточно чувствительным, чтобы обнаружить всего несколько сотен частиц вирусной РНК за секунду.
Такая точность в новом устройстве реализуется за счет дефектов атомного масштаба в крошечных алмазах. известных как вакансии азота (NV). Эти крошечные дефекты чрезвычайно чувствительны к мельчайшим возмущениям благодаря квантовым эффектам, работающим в кристаллической решетке алмаза. Они находят применение в широком спектре устройств с высокой чувствительностью.
Новый метод включает покрытие наноалмазов, содержащих эти NV-центры, материалом, который магнитно связан с ними и структурирован так, что может связываться только с определенной частью РНК вируса. Когда вирусная РНК попадает в раствор и связывается с этим материалом, она нарушает магнитную связь и вызывает изменения флуоресценции алмазов, которые легко обнаруживаются оптическим лазерным датчиком.
В датчике используются только недорогие материалы, и, по словам исследователей, эти устройства можно масштабировать для анализа сразу целой партии образцов. Покрытие на основе гадолиния с его РНК-настроенными органическими молекулами можно синтезировать при помощи традиционных химических процессов и материалов, а лазеры, используемые для считывания результатов, похожи на дешевые, широко доступные коммерческие зеленые лазерные указки.