Antigen-Schnelltests können einer Person schnell und bequem mitteilen, dass sie positiv auf COVID-19 ist. Da Antikörper-basierte Tests jedoch nicht sehr empfindlich sind, können sie frühe Infektionen mit niedriger Viruslast nicht erkennen. Jetzt melden sich Forscher ACS-Sensoren haben einen Schnelltest entwickelt, der molekular geprägte Polymer-Nanopartikel anstelle von Antikörpern verwendet, um SARS-CoV-2 nachzuweisen. Der neue Test ist empfindlicher und funktioniert unter extremeren Bedingungen als Antikörper-basierte Tests.
Der Goldstandard-Test für die COVID-19-Diagnose bleibt die reverse Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR). Obwohl dieser Test sehr empfindlich und spezifisch ist, dauert es im Allgemeinen 1-2 Tage, um ein Ergebnis zu erhalten, ist teuer und erfordert spezielle Laborgeräte und geschultes Personal. Im Gegensatz dazu sind Antigen-Schnelltests schnell (15-30 Minuten) und können ohne Schulung zu Hause durchgeführt werden. Ihnen fehlt es jedoch an Empfindlichkeit, was manchmal zu falsch negativen Ergebnissen führt. Außerdem verwenden die Tests Antikörper gegen SARS-CoV-2 zum Nachweis, die großen Temperatur- und pH-Bereichen nicht standhalten können. Marloes Peeters und Jake McClements von der Newcastle University, Francesco Canfarotta von MIP Diagnostics und Kollegen wollten einen kostengünstigen, schnellen, robusten und hochempfindlichen COVID-19-Test entwickeln, der molekular geprägte Polymernanopartikel (nanoMIPs) anstelle von Antikörpern verwendet.
Die Forscher stellten nanoMIPs gegen ein kleines Fragment oder Peptid des SARS-CoV-2-Spike-Proteins her, indem sie molekulare Abdrücke oder Schimmelpilze in den Nanopartikeln erzeugten. Diese nanoskaligen Bindungshohlräume hatten eine geeignete Größe und Form, um das geprägte Peptid und damit das gesamte Protein zu erkennen und zu binden. Die Nanopartikel, die am stärksten an das Peptid binden, befestigten sie an gedruckten Elektroden. Nachdem sie gezeigt hatten, dass die nanoMIPs SARS-CoV-2 binden können, entwickelten sie einen 3D-gedruckten Prototyp, der die Bindung des Virus durch Messung von Temperaturänderungen erkennt.
Als das Team Proben von sieben Nasen-Rachen-Abstrichen von Patienten in das Gerät gab, floss die Flüssigkeit über die Elektrode, und die Forscher stellten eine Temperaturänderung bei Proben fest, die zuvor durch RT-PCR positiv auf COVID-19 getestet worden waren. Der Test dauerte nur 15 Minuten, und vorläufige Ergebnisse zeigten, dass er eine 6.000-mal geringere Menge an SARS-CoV-2 nachweisen konnte als ein kommerzieller Antigen-Schnelltest. Im Gegensatz zu Antikörpern hielten die nanoMIPs warmen Temperaturen – die dem Test eine längere Haltbarkeit in heißen Klimazonen verleihen könnten – und einem sauren pH-Wert stand, was ihn für die Überwachung von SARS-CoV-2 in Abwasser- und Speichelproben nützlich machen könnte. Um jedoch zu beweisen, dass der Test eine niedrigere falsch-negative Rate aufweist als bestehende Antigen-Schnelltests, muss er an viel mehr Patientenproben getestet werden, sagen die Forscher.
Molekular geprägte Polymer-Nanopartikel ermöglichen einen schnellen, zuverlässigen und robusten thermischen Point-of-Care-Nachweis von SARS-CoV‑2, ACS-Sensoren (2022). DOI: 10.1021/acssensors.2c00100