Published November 1, 2021
| Version v1
Publication
A systematic review on gold nanoparticles based-optical biosensors for Influenza virus detection
Creators
- 1. Universidade Federal do Rio de Janeiro
- 2. Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
- 3. Universidade Federal Fluminense
- 4. Fundação Oswaldo Cruz
Description
Rapid and selective methods for detecting and diagnosing Influenza viruses can be useful to prevent a possible new pandemic. Biosensors are highly sensitive and can be a simpler, faster, and cheaper method for rapid detection of Influenza being an alternative to conventional ELISA and PCR techniques. This study systematically searched and overviewed literature data related to gold nanoparticles (AuNPs)-based optical biosensors towards Influenza virus, retrieved from four databases, published between 2010 and 2021. We extracted data and critically analyzed the effect of Au-based nanomaterial type, functionalization, size, and morphology of AuNPs on sensitivity, and the effect of transducer type on detection limit (LOD). Although a direct relationship between AuNP size and LOD has not been noted, we found authors reporting a large variation in LOD according to morphology and transducer type. Spherical AuNP with an average diameter (AD) ranging from 10 to 100 nm, with better results for AD 80 nm. On the other hand, the increase in particle size impairs sensitivity in the bipyramids. Despite AuNPs and colorimetric detection are receiving attention from researchers, the most sensitive biosensor (LOD of 0.1 pg.mL−1) used a hybrid system (AuNPs-decorated carbon nanotubes) and photoluminescent detection. Furthermore, we showed the high specificity of AuNPs-optical biosensors in point-of-care (POC) diagnostic devices as a faster and cheaper approach for clinical diagnosis. Finally, we presented perspectives, future research, and opportunities including computational biosensors, AuNPs-hybrids, and synthesis approaches to improve biosensor's stability, sensitivity, and selectivity for rapid detection of influenza in clinical samples.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يمكن أن تكون الطرق السريعة والانتقائية للكشف عن فيروسات الأنفلونزا وتشخيصها مفيدة لمنع حدوث وباء جديد محتمل. المستشعرات الحيوية حساسة للغاية ويمكن أن تكون طريقة أبسط وأسرع وأرخص للكشف السريع عن الأنفلونزا كبديل لتقنيات ELISA و PCR التقليدية. بحثت هذه الدراسة بشكل منهجي واستعرضت بيانات الأدبيات المتعلقة بالمستشعرات الحيوية القائمة على الجسيمات النانوية الذهبية (AuNPs) تجاه فيروس الأنفلونزا، والتي تم استرجاعها من أربع قواعد بيانات، نُشرت بين عامي 2010 و 2021. لقد استخرجنا البيانات وحللنا بشكل نقدي تأثير نوع المواد النانوية المستندة إلى Au، ووظيفتها، وحجمها، ومورفولوجية AuNPs على الحساسية، وتأثير نوع المحول على حد الكشف (LOD). على الرغم من عدم ملاحظة وجود علاقة مباشرة بين حجم AuNP و LOD، وجدنا أن المؤلفين أبلغوا عن تباين كبير في LOD وفقًا للمورفولوجيا ونوع المحول. AuNP كروي بمتوسط قطر (AD) يتراوح من 10 إلى 100 نانومتر، مع نتائج أفضل لـ AD 80 نانومتر. من ناحية أخرى، فإن الزيادة في حجم الجسيمات تضعف الحساسية في الأهرامات الثنائية. على الرغم من أن AuNPs والكشف اللوني يلقى اهتمامًا من الباحثين، إلا أن المستشعر الحيوي الأكثر حساسية (LOD من 0.1 pg.mL −1) استخدم نظامًا هجينًا (AuNPs - decorated carbon nanotubes) والكشف الضوئي. علاوة على ذلك، أظهرنا الخصوصية العالية للمستشعرات الحيوية الضوئية AuNPs في أجهزة تشخيص نقطة الرعاية (POC) كنهج أسرع وأرخص للتشخيص السريري. أخيرًا، قدمنا وجهات نظر وأبحاثًا مستقبلية وفرصًا بما في ذلك المستشعرات الحيوية الحسابية، والهجينة AuNPs، ونهج التوليف لتحسين استقرار المستشعر الحيوي وحساسيته وانتقائه للكشف السريع عن الأنفلونزا في العينات السريرية.Translated Description (French)
Des méthodes rapides et sélectives pour détecter et diagnostiquer les virus de la grippe peuvent être utiles pour prévenir une éventuelle nouvelle pandémie. Les biocapteurs sont très sensibles et peuvent être une méthode plus simple, plus rapide et moins coûteuse pour la détection rapide de la grippe, étant une alternative aux techniques ELISA et PCR conventionnelles. Cette étude a systématiquement recherché et passé en revue les données de la littérature relatives aux biocapteurs optiques à base de nanoparticules d'or (AuNP) contre le virus de la grippe, extraites de quatre bases de données, publiées entre 2010 et 2021. Nous avons extrait des données et analysé de manière critique l'effet du type de nanomatériau à base d'Au, la fonctionnalisation, la taille et la morphologie des AuNP sur la sensibilité, et l'effet du type de transducteur sur la limite de détection (LOD). Bien qu'une relation directe entre la taille de l'AuNP et la LOD n'ait pas été notée, nous avons trouvé des auteurs rapportant une grande variation de la LOD en fonction de la morphologie et du type de transducteur. AuNP sphérique avec un diamètre moyen (AD) allant de 10 à 100 nm, avec de meilleurs résultats pour AD 80 nm. D'autre part, l'augmentation de la taille des particules altère la sensibilité dans les bipyramides. Malgré les AuNP et la détection colorimétrique qui retiennent l'attention des chercheurs, le biocapteur le plus sensible (LOD de 0,1 pg.mL −1) a utilisé un système hybride (nanotubes de carbone décorés d'AuNP) et une détection photoluminescente. En outre, nous avons montré la grande spécificité des biocapteurs optiques AuNP dans les dispositifs de diagnostic au point de service (POC) en tant qu'approche plus rapide et moins coûteuse pour le diagnostic clinique. Enfin, nous avons présenté des perspectives, des recherches futures et des opportunités, y compris des biocapteurs computationnels, des hybrides AuNP et des approches de synthèse pour améliorer la stabilité, la sensibilité et la sélectivité des biocapteurs pour la détection rapide de la grippe dans des échantillons cliniques.Translated Description (Spanish)
Los métodos rápidos y selectivos para detectar y diagnosticar los virus de la influenza pueden ser útiles para prevenir una posible nueva pandemia. Los biosensores son altamente sensibles y pueden ser un método más simple, más rápido y más barato para la detección rápida de la gripe, siendo una alternativa a las técnicas convencionales de ELISA y PCR. Este estudio buscó y revisó sistemáticamente los datos de la literatura relacionados con los biosensores ópticos basados en nanopartículas de oro (AuNP) hacia el virus de la influenza, recuperados de cuatro bases de datos, publicadas entre 2010 y 2021. Extraímos datos y analizamos críticamente el efecto del tipo de nanomaterial basado en Au, la funcionalización, el tamaño y la morfología de los AuNP sobre la sensibilidad, y el efecto del tipo de transductor sobre el límite de detección (LOD). Aunque no se ha observado una relación directa entre el tamaño de AuNP y el LOD, encontramos autores que informan una gran variación en el LOD de acuerdo con la morfología y el tipo de transductor. AuNP esférico con un diámetro medio (AD) que varía de 10 a 100 nm, con mejores resultados para AD 80 nm. Por otro lado, el aumento del tamaño de partícula perjudica la sensibilidad en las bipirámides. A pesar de que los AuNP y la detección colorimétrica están recibiendo atención de los investigadores, el biosensor más sensible (LOD de 0.1 pg.mL−1) utilizó un sistema híbrido (nanotubos de carbono decorados con AuNP) y detección fotoluminiscente. Además, mostramos la alta especificidad de los biosensores ópticos AuNP en dispositivos de diagnóstico en el punto de atención (POC) como un enfoque más rápido y económico para el diagnóstico clínico. Finalmente, presentamos perspectivas, investigaciones futuras y oportunidades que incluyen biosensores computacionales, híbridos AuNP y enfoques de síntesis para mejorar la estabilidad, sensibilidad y selectividad del biosensor para la detección rápida de la influenza en muestras clínicas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مراجعة منهجية لأجهزة الاستشعار الحيوية الضوئية القائمة على الجسيمات النانوية الذهبية للكشف عن فيروس الأنفلونزا
- Translated title (French)
- Une revue systématique sur les biocapteurs optiques à base de nanoparticules d'or pour la détection du virus de la grippe
- Translated title (Spanish)
- Una revisión sistemática de los biosensores ópticos basados en nanopartículas de oro para la detección del virus de la gripe
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3208259598
- DOI
- 10.1016/j.snr.2021.100060
References
- https://openalex.org/W1967522547
- https://openalex.org/W1976830891
- https://openalex.org/W1978603237
- https://openalex.org/W1979232921
- https://openalex.org/W1980240829
- https://openalex.org/W1982819078
- https://openalex.org/W1989950657
- https://openalex.org/W1993603706
- https://openalex.org/W1997285762
- https://openalex.org/W2001568031
- https://openalex.org/W2006405174
- https://openalex.org/W2013069315
- https://openalex.org/W2014468482
- https://openalex.org/W2021629558
- https://openalex.org/W2024453335
- https://openalex.org/W2041770014
- https://openalex.org/W2042729262
- https://openalex.org/W2050229946
- https://openalex.org/W2050973264
- https://openalex.org/W2060673929
- https://openalex.org/W2062906672
- https://openalex.org/W2069471477
- https://openalex.org/W2072982772
- https://openalex.org/W2074111814
- https://openalex.org/W2083482041
- https://openalex.org/W2086040987
- https://openalex.org/W2086696748
- https://openalex.org/W2097069923
- https://openalex.org/W2101562608
- https://openalex.org/W2114597273
- https://openalex.org/W2122374845
- https://openalex.org/W2125422227
- https://openalex.org/W2137002033
- https://openalex.org/W2142426367
- https://openalex.org/W2145686583
- https://openalex.org/W2156509666
- https://openalex.org/W2169706295
- https://openalex.org/W2169802132
- https://openalex.org/W2224950650
- https://openalex.org/W2323913491
- https://openalex.org/W2335383194
- https://openalex.org/W2371633052
- https://openalex.org/W2413914929
- https://openalex.org/W2460088248
- https://openalex.org/W2517418764
- https://openalex.org/W2522531689
- https://openalex.org/W2529747778
- https://openalex.org/W2532043364
- https://openalex.org/W2563061561
- https://openalex.org/W2594844384
- https://openalex.org/W2604744676
- https://openalex.org/W2614025507
- https://openalex.org/W2728634583
- https://openalex.org/W2737456361
- https://openalex.org/W2761202564
- https://openalex.org/W2762363213
- https://openalex.org/W2766188554
- https://openalex.org/W2784770269
- https://openalex.org/W2800846410
- https://openalex.org/W2801872039
- https://openalex.org/W2885045697
- https://openalex.org/W2904309256
- https://openalex.org/W2913117364
- https://openalex.org/W2914232705
- https://openalex.org/W2917515591
- https://openalex.org/W2923213143
- https://openalex.org/W2965278152
- https://openalex.org/W2975653343
- https://openalex.org/W2980029277
- https://openalex.org/W2990709351
- https://openalex.org/W2990873807
- https://openalex.org/W3000606522
- https://openalex.org/W3005354353
- https://openalex.org/W3035077715
- https://openalex.org/W3047493312
- https://openalex.org/W3086736080
- https://openalex.org/W3090509186
- https://openalex.org/W3093803872
- https://openalex.org/W3095561958
- https://openalex.org/W3096606141
- https://openalex.org/W3100621824
- https://openalex.org/W3124260803
- https://openalex.org/W3124536323
- https://openalex.org/W3134937903
- https://openalex.org/W3136472466
- https://openalex.org/W3157908006
- https://openalex.org/W4294215472