Development of electronic devices for virus detection applications

开发用于病毒检测应用的电子设备

基本信息

  • 批准号:
    2572390
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The seminal importance of detecting virus pathogen at point-of-care tests has driven the search for more sensitive, low-cost, scalable, and robust sensors. The mass and economical production of efficient detection devices for viruses, bacteria and other pathogens can play a crucial role in facilitating early diagnosis and mitigation of diseases. Specifically, for the SARS-CoV-2 virus, effective detection techniques have played a significant role in containing the spread of the highly infectious disease. The gold standard method currently employed for SARS-CoV-2 detection is real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) [1, 2]. However, this molecular diagnosis method is expensive, time consuming and inconvenient, requiring highly trained professionals to conduct tests [2]. Therefore, there is an urgent unmet need for point-of-care diagnostic techniques that are accurate, rapid and inexpensive. The aim of this project is to study the materials, devices and the electronic phenomenon in biological and electronics world in order to develop an efficient, low-cost, robust, compact and rapid immunodiagnostic testing device, specifically the electronic devices i.e., field effect transistors and electrochemical transistors. These devices may contain pathogen binding aptamers or antibodies in an electronic polymer matrix in their active channels or metal electrodes. The target is to detect pathogens such as respiratory infection causing viruses (influenza, RSV, COVID) in the FET channel and study the electro-capacitive transient signature for each pathogen. The device design will further include i) multiplexing to diagnose viruses on the same chip and ii) artificial intelligence feedback loop to the sensor for improved accuracy of the device. An extensive study will investigate the bio/chemical changes in device upon exposure to the pathogens, aiding in the formulation of a relationship between the detection mechanism, material combination and their interfaces. In this project, a multitude of device fabrication and geometry concepts will be explored at the Department of Engineering, Durham University. The direct channel analysis of saliva and blood samples will be performed at the Lancaster University, in collaboration with specialist virologist Dr Muhammad Munir and his research group. Dr Munir is also supporting the project with free access to their lab, materials and travelling to Lancaster. CPI-Sedgefield has a deep interest in the printable sensor technology for point-of-care diagnostics and therefore has a platform for prototype development and would be interested in supporting further funding bids and commercialisation, if the project is successful. To summarise, the project addresses the challenges in development of novel transistor-based biosensors that enables highly sensitive and selective, miniaturized point-of-care detection technology.References:[1] Morales-Narváez, E. et al. Biosensors and Bioelectronics, 163, 112274, 2020.[2] Poghossian, A. et al. Frontiers in Plant Science, 11, 2020.[3] Seo, G. et al. ACS Nano, 14(4), 5135, 2020.
在床旁检测中检测病毒病原体的开创性重要性推动了对更灵敏、低成本、可扩展和鲁棒的传感器的搜索。大规模和经济地生产病毒、细菌和其他病原体的有效检测设备,可以在促进疾病的早期诊断和减轻疾病方面发挥关键作用。具体而言,对于SARS-CoV-2病毒,有效的检测技术在遏制这种高传染性疾病的传播方面发挥了重要作用。目前用于SARS-CoV-2检测的金标准方法是实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)[1,2]。然而,这种分子诊断方法昂贵、耗时且不方便,需要训练有素的专业人员进行测试[2]。因此,存在对准确、快速和廉价的护理点诊断技术的迫切未满足的需求。该项目的目的是研究生物和电子世界中的材料、器件和电子现象,以开发高效、低成本、坚固、紧凑和快速的免疫诊断测试设备,特别是电子器件,即,场效应晶体管和电化学晶体管。这些装置可以在其活性通道或金属电极中的电子聚合物基质中含有病原体结合适体或抗体。目标是检测FET通道中的病原体,如引起呼吸道感染的病毒(流感病毒、RSV、COVID),并研究每种病原体的电容瞬态特征。设备设计还将包括i)在同一芯片上诊断病毒的多路复用,以及ii)到传感器的人工智能反馈回路,以提高设备的准确性。一项广泛的研究将调查暴露于病原体后器械的生物/化学变化,帮助制定检测机制、材料组合及其界面之间的关系。在这个项目中,大量的设备制造和几何概念将在工程系,达勒姆大学进行探讨。唾液和血液样本的直接通道分析将在兰开斯特大学进行,与专家病毒学家穆罕默德·穆尼尔博士及其研究小组合作。穆尼尔博士还支持该项目,免费进入他们的实验室,材料和前往兰开斯特。CPI-Sedgefield对用于床旁诊断的可打印传感器技术非常感兴趣,因此拥有原型开发平台,如果该项目成功,将有兴趣支持进一步的资金竞标和商业化。总之,该项目解决了开发新型晶体管生物传感器的挑战,该传感器能够实现高灵敏度和选择性,小型化的床旁检测技术。参考文献:[1] Morales-Narváez,E.等人,Biosensors and Bioelectronics,163,112274,2020. [2]Poghossian,A.等,植物科学前沿,11,2020。[3]Seo,G.等人,ACS Nano,14(4),5135,2020。

项目成果

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知道了