Colorimetric Detection of SARS-CoV-2 Using Plasmonic Biosensors and Smartphones

Autor(es):Mostrar menos -

Materon, Elsa M. ; Gomez, Faustino R. ; Almeida, Mariana B. ; Shimizu, Flavio M. ; Wong, Ademar ; Teodoro, Kelcilene B. R. ; Silva, Filipe S. R. ; Lima, Manoel J. A. ; Angelim, Monara Kaelle S. C. ; Melendez, Matias E. ; Porras, Nelson ; Vieira, Pedro M. ; Correa, Daniel S. ; Carrilho, Emanuel ; Oliveira Jr, Osvaldo N. ; Azevedo, Ricardo B. ; Goncalves, Debora

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES; v. 14, n. 49, p. 12-pg., 2022-12-01.

Resumo

Low-cost, instrument-free colorimetric tests were developed to detect SARS-CoV-2 using plasmonic biosensors with Au nanoparticles functionalized with polyclonal antibodies (f-AuNPs). Intense color changes were noted with the naked eye owing to plasmon coupling when f-AuNPs form clusters on the virus, with high sensitivity and a detection limit of 0.28 PFU mL(-1) (PFU stands for plaque-forming units) in human saliva. Plasmon coupling was corroborated with computer simulations using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The strategies based on preparing plasmonic biosensors with f-AuNPs are robust to permit SARS-CoV-2 detection via dynamic light scattering and UV-vis spectroscopy without interference from other viruses, such as influenza and dengue viruses. The diagnosis was made with a smartphone app after processing the images collected from the smartphone camera, measuring the concentration of SARS-CoV-2. Both image processing and machine learning algorithms were found to provide COVID-19 diagnosis with 100% accuracy for saliva samples. In subsidiary experiments, we observed that the biosensor could be used to detect the virus in river waters without pretreatment. With fast responses and requiring small sample amounts (only 20 mu L), these colorimetric tests can be deployed in any location within the point-of-care diagnosis paradigm for epidemiological control. (AU)

• Processo FAPESP: 14/50867-3 - INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioanalítica
• Beneficiário: Marco Aurelio Zezzi Arruda
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 17/03879-4 - EMU concedido no projeto temático 2013/14262-7 - DLS
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 19/19235-4 - Microextração dispersiva em fase sólida magnética empregando plataforma microfluídica: aplicação a determinações multiplexadas de antibióticos, aflatoxinas e ao diagnóstico de Mastite em leite
• Beneficiário: Manoel de Jesus de Aquino Lima
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/08387-8 - Construção de um biossensor ultrassensível de diagnóstico baseado no sistema CRISPR-Cas12 para detecção de SARS-CoV-2 e variantes sem amplificação de ácidos nucleicos
• Beneficiário: Filipe Sampaio Reis da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático