تشخیص سریع به عنوان کلید حیاتی در پیشگیری از شیوع بیماریها و به دنبال آن درمان میباشد. تیمی از محققان دانشگاه Carnegie Mellon (PA, USA) با استفاده از پرینت سه بعدی جت آئروسل موفق به ساخت کیت تشخیص سریع آنتی بادی COVID-19 شدهاند که میتواند مطالعات واکسن و پاسخهای ایمنی ناشی از آن را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
این کیت زیستی با پرینت سه بعدی نانوالکترودهای پوشش داده شده با نانوپولک از جنس گرافن اکسید کاهش یافته (rGO) و قراگیری آنتیژنهای خاص ویروسی روی آن ساخته شده است. سپس الکترودها با یک دستگاه میکروفلوییدیک ادغام شده و به عنوان یک پیل الکتروشیمیایی استاندارد استفاده میشود.
هنگامیکه آنتی بادی به سطح الکترود میرسد اتصال انتخابی با آنتیژن مربوطه باعث تغییر امپدانس مدار الکتریکی میشوند که از طریق طیف سنجی امپدانس شناسایی میشود.
آنتیبادیهای پروتئین s1اسپایک ویروس کرونا (SARS‐CoV‐۲ spike S1 protein) و دامنه اتصال گیرندهی آن (receptor‐binding‐domain) به ترتیب در حد تشخیص ۲٫۸*۱۰-۱۵ و ۱۶٫۹*۱۰-۱۵ میلی متر شناسایی شده و توسط تلفن هوشمند خوانده میشوند. سنسور را میتوان در عرض یک دقیقه با استفاده از یک ماده شیمیایی با pH پایین که آنتیبادیها را از آنتیژنها پاک میکند، تمیز و مجددا استفاده کرد. به این ترتیب امکان سنجش متوالی نمونههای آزمایشی با استفاده از همان سنسور فراهم میشود. همچنین پلتفرم سنجش پیشنهادی میتواند برای شناسایی نشانگرهای زیستی سایر عوامل عفونی مانند ابولا، اچ آی وی و زیکا مفید باشد.
همانطور که در تصویر مشاهده میشود حسگر زیستی از یک بستر شیشهای با الگوی مشخص شده با پوشش طلا ساخته شده است که به عنوان پایهای برای الکترودهای کار (working electrode)، الکترودهای شمارنده ( counter electrode) و الکترودهای مرجع (reference electrode) پیل الکتروشیمیایی است. جوهر طلا با استفاده از انرژی فراصوت به یک آئروسل متشکل از قطرات ریز تبدیل میشود و توسط گاز نیتروژن به نازل انتقال داده شده و پرینت میکروستونها به صورت لایهای روی الکترود کار صورت میگیرد. کل فرایند پرینت بدون استفاده از ساختار پشتیبانی انجام شده و پس از پرینت هر لایه به دلیل دمای بالای صفحه، حلال تبخیر میشود. لایهی خشک شده به عنوان بستر لایهی بعدی است و این فرایند تا انتهای تشکیل میکروستون تکرار میشود. سپس به روش قالب معکوس و ساخت محفظهی PDMS و قرار دادن آن روی بستر حاوی الکترود، ساختار میکروفلوییدیک شکل میگیرد. پیش از این مرحله الکترودهای پرینت شده با گرافن اکسید کاهش یافته و آنتیژنهای ویروسی پوشانده شدهاند.