Projekt
Rozwój nowoczesnej diagnostyki zakażeń na bazie elektrochemicznych macierzy czujnikowych jako elementów detekcyjnych przenośnych, niskokosztowych urządzeń POC dedykowanych szybkim i wiarygodnym analizom genetycznym
Streszczenie
Głównym celem przedsięwzięcia jest opracowanie genetycznej procedury diagnostycznej, wraz z odpowiednimi narzędziami do jej przeprowadzenia, możliwej do bezpośredniego wykorzystania w docelowych urządzeniach nowoczesnej, elektrochemicznej diagnostyki molekularnej spełniającej wszystkie założenia analiz prowadzonych w trybie POC.
Opis
Celem przedsięwzięcia jest opracowanie genetycznej procedury diagnostycznej, wraz z odpowiednimi narzędziami do jej przeprowadzenia, możliwej do bezpośredniego wykorzystania w docelowych urządzeniach nowoczesnej, elektrochemicznej diagnostyki molekularnej spełniającej wszystkie założenia analiz prowadzonych w trybie POC. Założenia przedsięwzięcia to w szczególności pełna mobilność prowadzonych badań bez jakichkolwiek barier technologicznych, miniaturyzacja, niskie koszty, zarówno pojedynczej analizy, jak i urządzenia niezbędnego do jej przeprowadzenia, prostota w przeprowadzeniu oznaczenia możliwego do wykonania przez osoby niewykwalifikowane, krótki czas analizy i wysoka wiarygodność uzyskiwanych wyników. W niniejszym Przedsięwzięciu planuje się opracować zarówno elementy detekcyjne takiego urządzenia, jak i kompatybilne z nimi mieszaniny reakcyjne, wraz z optymalizacją warunków amplifikacji markerów genetycznych. Układem modelowym realizowanym w Przedsięwzięciu będzie określanie występowania w analizowanej próbce, na podstawie wykrywanych sekwencji DNA, gatunku wybranego drobnoustroju wywołującego określone zakażenie i profilu lekooporności na wybrane grupy antybiotyków. Co ważne, prace prowadzone w niniejszym projekcie będą ukierunkowane na analizę próbki nieoczyszczanej, zarówno do amplifikacji kwasów nukleinowych, jak i do detekcji amplikonów. Umożliwi to, w docelowym narzędziu POC, wyeliminowanie jednego z etapów prowadzenia oznaczenia, tym samym znacznie upraszczając jego konstrukcję, uzyskując nieosiągalny obecnie poziom miniaturyzacji, a tym samym redukując koszty produkcji takiego urządzenia, co możne przyczynić się do upowszechnienia wszelkiego rodzaju analiz genetycznych. Wymienione powyżej cele niniejszego Przedsięwzięcia zostaną zrealizowane poprzez opracowanie oraz zastosowanie w procedurze diagnostycznej nowych rozwiązań konstrukcyjnych oraz biologicznych. Będą to biologiczne czujniki elektrochemiczne rozwijane w technologii elektroniki drukowanej, bazujące na monowarstwach samoorganizujących się jako elementach bioczułych. Podejście takie umożliwia wydrukowanie na niewielkiej przestrzeni szeregu elektrod, które odpowiednio modyfikowane będą pełniły funkcję elementów detekcyjnych, wykrywających powielane amplikony. Zapewni to wysoką przepustowość prowadzonych analiz i jest wyraźnym przeciwieństwem obecnie rutynowo stosowanych rozwiązań wykorzystujących zmiany parametrów optycznych roztworów w trakcie prowadzenia reakcji amplifikacji (np. RT-PCR i fluorescencja oraz wszelkie komercyjnie dostępne platformy automatyczne) lub w przypadku metod tradycyjnych, reakcja amplifikacji i rozdzielanie produktów na żelu agarozowym/poliakrylamidowym. Proponowane przez Autorów projektu rozpoznanie molekularne, prowadzone bezpośrednio na powierzchni elektrod, będzie stanowiło wyraźną nowość w prowadzeniu wszelkich analiz genetycznych. Jest to o tyle istotne, że umożliwia genetyczną analizę nieoczyszczanej próbki oraz bezpośrednie uzyskanie sygnału prądowego (elektronicznego). Od strony biologicznej będzie to i) mieszanina reakcyjna dedykowana powieleniu kilku fragmentów genów w nieoczyszczanej próbce dopasowana składem do analiz z wykorzystaniem opracowanego czujnika wielopolowego; ii) autorskie polimerazy fuzyjne, umożliwiające wydajną amplifikację kwasów nukleinowych w próbkach nieoczyszczanych w temperaturze około 35oC (jedna temperatura prowadzenia amplifikacji DNA bez konieczności precyzyjnego jej sterownia). Docelowo, w/w rozwiązania umożliwią opracowanie narzędzia diagnostycznego, wielkości smartfona o prostej konstrukcji, niskiej cenie jednostkowej oraz pełnej mobilności w prowadzeniu analiz genetycznych.
Przedsięwzięcie finansowane przez Agencję Badań Medycznych w ramach Krajowego Planu Odbudowy i Zwiększania Odporności; Komponent D Efektywność, dostępność i jakość systemu ochrony zdrowia; Inwestycja D3.1.1 Kompleksowy rozwój badań w zakresie nauk medycznych i nauk o zdrowiu.
Wykonawca
Politechnika Warszawska: Wydział Chemiczny oraz Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT
Nr projektu 2024/ABM/03/KPO/ KPOD.07.07-IW.07-0081/24-00
Wartość projektu: 3 773 380,00 zł
CEZAMAT: 301 805 zł
Data podpisanie umowy: 11.03.2025