Published February 5, 2021 | Version v1
Publication Open

Rapid electrochemical detection of coronavirus SARS-CoV-2

Creators

  • 1. Mahidol University
  • 2. Chulalongkorn University
  • 3. King Mongkut's University of Technology Thonburi
  • 4. Queensland University of Technology
  • 5. AIMST University

Description

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a highly contagious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Diagnosis of COVID-19 depends on quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR), which is time-consuming and requires expensive instrumentation. Here, we report an ultrasensitive electrochemical biosensor based on isothermal rolling circle amplification (RCA) for rapid detection of SARS-CoV-2. The assay involves the hybridization of the RCA amplicons with probes that were functionalized with redox active labels that are detectable by an electrochemical biosensor. The one-step sandwich hybridization assay could detect as low as 1 copy/μL of N and S genes, in less than 2 h. Sensor evaluation with 106 clinical samples, including 41 SARS-CoV-2 positive and 9 samples positive for other respiratory viruses, gave a 100% concordance result with qRT-PCR, with complete correlation between the biosensor current signals and quantitation cycle (Cq) values. In summary, this biosensor could be used as an on-site, real-time diagnostic test for COVID-19.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مرض فيروس كورونا 2019 (COVID -19) هو مرض شديد العدوى ناجم عن فيروس كورونا 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2). يعتمد تشخيص COVID -19 على النسخ العكسي الكمي PCR (qRT - PCR)، والذي يستغرق وقتًا طويلاً ويتطلب أجهزة باهظة الثمن. هنا، نبلغ عن مستشعر حيوي كهروكيميائي فائق الحساسية يعتمد على تضخيم الدائرة الدوارة متساوية الحرارة (RCA) للكشف السريع عن فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة. يتضمن الاختبار تهجين أمبليكونز الشريان التاجي الأيمن باستخدام مجسات تم تفعيلها باستخدام ملصقات نشطة للأكسدة يمكن اكتشافها بواسطة مستشعر حيوي كهروكيميائي. يمكن أن يكتشف اختبار تهجين الشطيرة المكون من خطوة واحدة ما يصل إلى 1 نسخة/ميكرولتر من جينات N و S، في أقل من ساعتين. أعطى تقييم المستشعر مع 106 عينات سريرية، بما في ذلك 41 عينة إيجابية من فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة و 9 عينات إيجابية لفيروسات الجهاز التنفسي الأخرى، نتيجة مطابقة بنسبة 100 ٪ مع qRT - PCR، مع ارتباط كامل بين إشارات تيار المستشعر الحيوي وقيم دورة الكميات (Cq). باختصار، يمكن استخدام هذا المستشعر الحيوي كاختبار تشخيصي في الموقع وفي الوقت الفعلي لـ COVID -19.

Translated Description (French)

La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) est une maladie hautement contagieuse causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Le diagnostic de la COVID-19 dépend de la PCR quantitative par transcription inverse (qRT-PCR), qui prend beaucoup de temps et nécessite une instrumentation coûteuse. Ici, nous rapportons un biocapteur électrochimique ultrasensible basé sur l'amplification isotherme par cercle roulant (RCA) pour la détection rapide du SRAS-CoV-2. Le test implique l'hybridation des amplicons RCA avec des sondes fonctionnalisées avec des marqueurs actifs redox détectables par un biocapteur électrochimique. Le test d'hybridation en sandwich en une étape a permis de détecter aussi peu que 1 copie/μL de gènes N et S, en moins de 2 h. L'évaluation des capteurs avec 106 échantillons cliniques, dont 41 positifs pour le SARS-CoV-2 et 9 positifs pour d'autres virus respiratoires, a donné un résultat de concordance de 100 % avec la qRT-PCR, avec une corrélation complète entre les signaux de courant du biocapteur et les valeurs du cycle de quantification (Cq). En résumé, ce biocapteur pourrait être utilisé comme un test de diagnostic sur site et en temps réel pour la COVID-19.

Translated Description (Spanish)

La enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) es una enfermedad altamente contagiosa causada por el coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2). El diagnóstico de COVID-19 depende de la PCR cuantitativa de transcripción inversa (qRT-PCR), que lleva mucho tiempo y requiere una instrumentación costosa. Aquí, informamos un biosensor electroquímico ultrasensible basado en la amplificación isotérmica por círculo rodante (RCA) para la detección rápida del SARS-CoV-2. El ensayo implica la hibridación de los amplicones de RCA con sondas que se funcionalizaron con marcadores activos redox que son detectables por un biosensor electroquímico. El ensayo de hibridación sándwich de una etapa pudo detectar tan solo 1 copia/μL de genes N y S, en menos de 2 h. La evaluación del sensor con 106 muestras clínicas, incluidas 41 muestras positivas para SARS-CoV-2 y 9 muestras positivas para otros virus respiratorios, dio un resultado de concordancia del 100% con qRT-PCR, con correlación completa entre las señales de corriente del biosensor y los valores del ciclo de cuantificación (Cq). En resumen, este biosensor podría utilizarse como una prueba de diagnóstico in situ y en tiempo real para COVID-19.

Files

s41467-021-21121-7.pdf.pdf

Files (2.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c553f6221f23fbb4ba7032728c1c30c5
2.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف الكهروكيميائي السريع عن فيروس كورونا SARS - CoV -2
Translated title (French)
Détection électrochimique rapide du coronavirus SARS-CoV-2
Translated title (Spanish)
Detección electroquímica rápida del coronavirus SARS-CoV-2

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3124260803
DOI
10.1038/s41467-021-21121-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4225401919 (Other)
https://openalex.org/W2913075548 (Other)
https://openalex.org/W2734945792 (Other)
https://openalex.org/W2570481154 (Other)
https://openalex.org/W2344903073 (Other)
https://openalex.org/W2257067466 (Other)
https://openalex.org/W2108427450 (Other)
https://openalex.org/W2069913772 (Other)
https://openalex.org/W2014035551 (Other)
https://openalex.org/W1601684588 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W15729573
  • https://openalex.org/W2014065903
  • https://openalex.org/W2023536718
  • https://openalex.org/W2060094203
  • https://openalex.org/W2066346928
  • https://openalex.org/W2075785979
  • https://openalex.org/W2128329887
  • https://openalex.org/W2143270565
  • https://openalex.org/W2361944970
  • https://openalex.org/W2611093584
  • https://openalex.org/W3001195213
  • https://openalex.org/W3004280078
  • https://openalex.org/W3005933880
  • https://openalex.org/W3006856666
  • https://openalex.org/W3008452791
  • https://openalex.org/W3010604545
  • https://openalex.org/W3010795344
  • https://openalex.org/W3014222358
  • https://openalex.org/W3014281460
  • https://openalex.org/W3015500613
  • https://openalex.org/W3015772943
  • https://openalex.org/W3017152347
  • https://openalex.org/W3017334101
  • https://openalex.org/W3017626127
  • https://openalex.org/W3017669300
  • https://openalex.org/W3020077371
  • https://openalex.org/W3020188044
  • https://openalex.org/W3021274772
  • https://openalex.org/W3023759097
  • https://openalex.org/W3024623392
  • https://openalex.org/W3026715285
  • https://openalex.org/W3026748694
  • https://openalex.org/W3030553430
  • https://openalex.org/W3033528974
  • https://openalex.org/W3035912196
  • https://openalex.org/W3040952403
  • https://openalex.org/W3041319886
  • https://openalex.org/W3044763094
  • https://openalex.org/W3045391095
  • https://openalex.org/W3045717291
  • https://openalex.org/W3048790054
  • https://openalex.org/W3067557104
  • https://openalex.org/W3080508555
  • https://openalex.org/W3080708411
  • https://openalex.org/W3080729190
  • https://openalex.org/W3082081071
  • https://openalex.org/W3092646928
  • https://openalex.org/W3165282215
  • https://openalex.org/W4200160422