26.8 C
Jakarta

Bagaimana Biochip Revolusioner Cornell Dapat Menyelamatkan Kita dari Pandemi Berikutnya

Published:

Universitas Cornell telah memperkenalkan perangkat bioelektrik yang dapat dengan cepat mengidentifikasi varian virus corona yang berbahaya dan kemungkinan virus lainnya. Alat berbasis mikrocip ini menggunakan biomembran untuk mensimulasikan proses infeksi seluler, membantu dalam penilaian virus yang cepat dan efektif. Kredit: SciTechDaily.com

Peneliti Universitas Cornell telah mengembangkan perangkat bioelektrik inovatif yang mampu mendeteksi dan mengklasifikasikan varian virus corona dengan meniru proses infeksi pada sebuah microchip.

Perangkat ini, yang menggunakan biomembran untuk mensimulasikan lingkungan seluler, dapat dengan cepat menentukan tingkat ancaman potensial dari setiap varian dan juga beradaptasi dengan virus lain seperti influenza dan campak, menawarkan alat yang cepat dan efektif untuk deteksi dini. virus karakterisasi dan respon.

Para ilmuwan di Universitas Cornell telah mengembangkan perangkat bioelektrik yang dapat mendeteksi dan mengklasifikasikan varian baru virus corona untuk mengidentifikasi varian yang paling berbahaya. Perangkat ini juga berpotensi melakukan hal yang sama pada virus lain.

Teknologi Deteksi Virus Canggih

Alat penginderaan ini menggunakan membran sel, alias biomembran, pada microchip yang menciptakan kembali lingkungan seluler untuk – dan langkah-langkah biologis – infeksi. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk dengan cepat mengkarakterisasi varian yang perlu dikhawatirkan dan mengurai mekanisme yang mendorong penyebaran penyakit, tanpa terhambat oleh kompleksitas sistem kehidupan.

“Dalam berita, kita melihat varian-varian yang perlu dikhawatirkan ini muncul secara berkala, seperti delta, omicron, dan sebagainya, dan itu membuat semua orang ketakutan. Pikiran pertama adalah, ‘Apakah vaksin saya mencakup varian baru ini? Seberapa khawatirkah saya?’” kata Susan Daniel, profesor teknik kimia, dan penulis senior makalah yang diterbitkan pada 3 Juli di Komunikasi Alam“Diperlukan sedikit waktu untuk menentukan apakah varian tersebut benar-benar menjadi penyebab kekhawatiran atau hanya akan mereda.”

Fitur Unik Platform Biochip

Meskipun banyak elemen biologis telah dimasukkan ke dalam microchip, dari sel hingga organel dan struktur mirip organ, platform baru ini berbeda dari perangkat tersebut karena platform ini benar-benar merangkum isyarat dan proses biologis yang mengarah pada inisiasi infeksi pada membran sel dari satu sel. Akibatnya, platform ini mengelabui varian agar berperilaku seolah-olah berada dalam sistem seluler sebenarnya dari calon inangnya.

“Mungkin ada korelasi antara seberapa baik varian dapat mengirimkan genomnya melintasi lapisan biomembran dan seberapa mengkhawatirkan varian tersebut dalam hal kemampuannya untuk menginfeksi manusia,” kata Daniel. “Jika varian tersebut mampu melepaskan genomnya dengan sangat efektif, mungkin itu merupakan indikator bahwa varian yang perlu diwaspadai harus menjadi sesuatu yang harus kita pantau secara ketat atau merumuskan vaksin baru yang menyertakannya. Jika varian tersebut tidak melepaskannya dengan sangat baik, maka mungkin varian yang perlu diwaspadai itu adalah sesuatu yang tidak terlalu mengkhawatirkan. Intinya adalah kita perlu mengklasifikasikan varian-varian ini dengan cepat sehingga kita dapat membuat keputusan yang tepat, dan kita dapat melakukannya dengan sangat cepat dengan perangkat kita. Pengujian ini memerlukan waktu beberapa menit untuk dijalankan, dan ‘bebas label’, yang berarti Anda tidak perlu benar-benar menandai virus untuk memantau perkembangannya.”

Implikasi Potensial untuk Penelitian Virus

Karena para peneliti mampu menciptakan kembali kondisi dan isyarat biologis yang mengaktifkan virus dengan tepat, mereka juga dapat mengubah isyarat tersebut dan melihat bagaimana virus merespons.

“Dalam hal memahami ilmu dasar tentang bagaimana infeksi terjadi dan isyarat apa yang dapat membantu atau menghalanginya, ini adalah alat yang unik,” kata Daniel. “Karena Anda dapat memisahkan banyak aspek dari rangkaian reaksi, dan mengidentifikasi faktor apa yang mendorong atau menghalangi infeksi.”

Kemampuan Beradaptasi terhadap Berbagai Virus

Platform ini dapat disesuaikan untuk virus lain, seperti influenza dan campak, selama para peneliti mengetahui jenis sel apa yang cenderung terinfeksi, serta keistimewaan biologis apa yang memungkinkan infeksi tertentu berkembang biak. Misalnya, influenza memerlukan penurunan pH untuk memicu hemaglutininnya, dan virus corona memiliki enzim yang mengaktifkan protein lonjakannya.

“Setiap virus punya caranya sendiri dalam melakukan sesuatu. Dan Anda perlu tahu cara kerjanya untuk mereplikasi proses infeksi tersebut pada chip,” kata Daniel. “Namun, begitu Anda mengetahuinya, Anda dapat membangun platform untuk mengakomodasi kondisi spesifik tersebut.”

Referensi: “Menciptakan kembali langkah-langkah biologis infeksi virus pada platform bioelektronik bebas sel untuk membuat profil varian virus yang perlu dikhawatirkan” oleh Zhongmou Chao, Ekaterina Selivanovitch, Konstantinos Kallitsis, Zixuan Lu, Ambika Pachaury, Róisín Owens dan Susan Daniel, 3 Juli 2024, Komunikasi Alam.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1038/s41467-024-49415-6

Rekan penulis termasuk mahasiswa doktoral Ambika Pachaury; dan Konstantinos Kallitsis dan Zixuan Lu dari Universitas Cambridge

Penelitian ini didukung oleh Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Kantor Penelitian Angkatan Darat, Beasiswa Smith Cornell untuk Inovasi Pascadoktoral, program Schmidt Futures, dan Yayasan Sains Nasional.

Related articles

Recent articles

spot_img