Концепция за откриване на вирусни агенти с помощта на оптически индуцирани електрически сигнали
О. Иванов
, П. Тодоров
, Ж. Стоянов
, К. Костадинов
, Ю. Манга
Резюме: Увод: В нашето изследване открихме феномен, известен като електромагнитен ехо ефект (EMEE), който генерира откриваем сигнал, когато електромагнитното лъчение взаимодейства с твърдо вещество. Сигналът е изключително чувствителен към малки промени в състава на газ, течност и твърдо вещество, което позволява бърз контрол в реално време. След успешни предишни експерименти, ние предлагаме идеята за създаване на сензорна система за идентифициране на вируси. Целта е да се откриват патогени във въздуха, върху повърхности и в телесни течности чрез отчитане на реакцията между вирусите и твърд слой от имобилизирани антитела. Тези сигнали обикновено са твърде слаби, за да бъдат възприети, но EMEE е подходящ за тяхното откриване. Методи: Тази статия представя концепцията за разработване на такъв сензор. Тази концепция е продължение на предишни наши изследователски проекти, като например проектиране на сензори за откриване на химични и биологични течности и замърсители във въздуха. Настоящата работа е концептуална и все още не включва директни експериментални данни за специфично вирусно откриване. Заключение: Предишните ни изследвания на реакциите на границата твърдо вещество-въздух демонстрираха висока чувствителност и стабилност на сигнала, което подкрепя очакването, че подобна производителност може да се постигне и в настоящия случай. Дискусия: EMEE сензорите могат да се прилагат на различни места с висок риск и да се свързват с изкуствен интелект. Тези сензори могат да бъдат интегрирани в мобилна и интелигентна инфраструктура, с гъвкава и мащабируема платформа за усъвършенствано биосензорно наблюдение и мониторинг на общественото здраве. Потенциалните предимства на предложения подход включват висока чувствителност и бърза реакция, въпреки че фактори като селективност и възможни смущения в околната среда изискват допълнително проучване.
Ключови думи: Имобилизация на антитела; Биосензор; Електромагнитен ехо ефект; Патогени; Откриване на вируси
| Литература: (click to open/close) | [1] Ivanov, O., Todorov, P., Gultepe, I., 2020. Investigations on the Influence of Chemical Compounds on Fog Microphysical Parameters. Atmosphere 11, Article 225.
[2] Borissov, M., Ivanov, O., Kovachev, V., Lovchinov, V., 1988. Transverse acoustoelectric effect in piezoelectric configuration - metal conductive sample. Acoustics Letters 11, 229-232.
[3] Pustovoit, V., Borissov, M., Ivanov, O., 1989. Surface photo-charge effect in conductors. Solid State Communications 72, 613-619.
[4] Ivanov, O., Kuneva, M., 2011. Quality control methods based on electromagnetic field-matter interactions. In: Ivanov, O. (Ed.), Applications and Experiences of Quality Control. IntechOpen, 509-536.
[5] Kurchanov, A. F., Kharlamov, P. G., 2024. On the Photocharge Effect. Almanac of Modern Metrology 4(40), 146–160.
[6] Kurchanov, A. F., Kharlamov, P. G., 2025. Photometric Matrix Based on the Photocharge Effect. Nanoindustry 18, S11-1(135), 350–354.
[7] Homola, J., 2008. Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species. Chemical Reviews 108, 462–493.
[8] Anker, J. N., Hall, W. P., Lyandres, O., Shah, N. C., Zhao, J., Van Duyne, R. P., 2008. Biosensing with plasmonic nanosensors. Nature Materials 7, 442–453.
[9] Estevez, M.-C., Otte, M. A., Sepúlveda, B., Lechuga, L. M., 2014. Trends and challenges of refractometric
nanoplasmonic biosensors: A review. Chemical Society Reviews 43, 3057–3076.
[10] Damborský, P., Švitel, J., Katrlík, J., 2016. Optical biosensors. Essays in Biochemistry 60, 91–100.
[11] Qiu, G., Gai, G., Tao, Y., Schmitt, J., Kullak-Ublick, G., Wang, J., 2020. Dual-functional plasmonic photothermal biosensors for highly accurate severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 detection. ACS Nano 14, 5268–5277.
[12] Morales-Narváez, E., Dincer, C., 2020. The impact of biosensing in a pandemic outbreak: COVID-19. Biosensors and Bioelectronics 163, 112274.
[13] ter Meulen, J., van den Brink, E. N., Poon, L. L., Marissen, W. E., Leung, C. S., Cox, F., Cheung, C. Y., Bakker, A. Q., Bogaards, J. A., van Deventer, E., Preiser, W., Doerr, H. W., Chow, V. T., de Kruif, J., Peiris, J. S., Goudsmit, J., 2006. Human monoclonal antibody combination against SARS coronavirus: synergy and coverage of escape mutants. PLoS Medicine 3, e237.
[14] Ivanov, O., Mihailov, V., Djulgerova, R., 2000. Spectral Dependencies of the Surface Photo-Charge Effect at Conducting Surfaces. Spectroscopy Letters 33, 393-398.
[15] Das, P., Mihailov, V., Ivanov, O., Gueorgiev, V., Andreev, S., Pustovoit, V. I., 1992. Contactless Characterization of Semiconductor Devices Using Surface Photocharge Effect. IEEE Electron Device Letters 13, 291-293.
[16] Ivanov, O., 2001. Level-meter for liquids based on the surface photo-charge effect. Sensors and Actuators B: Chemical 75, 210-212.
[17] Ivanov, O., Konstantinov, L., 2000. Application of the photo - induced charge effect to study liquids and gases. Surface Review and Letters 7, 211-212.
[18] Ivanov, O., Konstantinov, L., 2002. Investigations of liquids by photo-induced charge effect at solid-liquid interfaces. Sensors and Actuators B 86, 287-289.
[19] Ivanov, O., Radanski, S., 2009. Application of Surface photo charge effect for milk quality control. Journal of Food Science 74, 79-83.
[20] Ivanov, O., Petrov, M., Naradikian, H., Perez-Diaz, J. L., 2018. Phase transition detection by surface photo charge effect in liquid crystals. Phase Transitions 91, 449-460.
[21] Ivanov, O., Karatodorov, S., Pérez Díaz, J. L., 2017. Novel Electromagnetic Sensor for Contaminations in Fog Based on the Laser-induced Charge Effect. In: Proceedings of IEEE SENSORS 2017. IEEE, Glasgow, 1509-1511.
[22] Walls, A. C., Park, Y. J., Tortorici, M. A., Wall, A., McGuire, A. T., Veesler, D., 2020. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Cell 181, 281-292.
[23] Lancefield, R. C., 1928. The antigenic complex of Streptococcus haemolyticus: I. Demonstration of a type-specific substance in extracts of Streptococcus haemolyticus. Journal of Experimental Medicine 47, 91-103.
[24] Ivanov, O., Todorov, P., Stoyanov, Zh., 2020. Possibility to create a coronavirus sensor using an optically excited electrical signal. arXiv:2010.01965 [physics.app-ph].
[25] Ivanov, O., Todorov, P., Simeonov, K., Vaseashta, A., 2021. Experimental Control of a Reaction Occurring during the Interaction between Chicken Anemia Virus (CAV) and Its Corresponding Antibodies. bioRxiv 10.1101/2021.02.12.430950.
[26] Ivanov, O., Simeonov, K., Todorov, P., Stoyanov, Zh., Antonova, D., Kostadinov, K., 2021. Registration approach of viruses by using the electromagnetic echo effect. In: Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO). IEEE, Xi'an, 296-300.
[27] Ivanov, O., Simeonov, K., Todorov, P., Antonova, D., Pulis, V., 2020. Registration of Reactions Occurring From the Emergence of a Virus by Using an Electromagnetic Charge Effect. Preprints 10.20944/preprints202012.0114.v1.
[28] Ivanov, O., Simeonov, K., Todorov, P., Vaseashta, A., Kostadinov, K., Manga, Y., 2025. Experimental control of a reaction occurring during the interaction between chicken anemia virus (CAV) and its corresponding antibodies using electromagnetic echo effect. In: Proceedings of the IEEE International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO). IEEE, Changchun.
[29] Xu, L., Li, D., Ramadan, S., Li, Y., Klein, N., 2020. Facile biosensors for rapid detection of COVID-19. Biosensors and Bioelectronics 170, 112673.
[30] Al Bassam, N., Hussain, S. A., Al Qaraghuli, A., Khan, J., Sumesh, E. P., Lavanya, V., 2021. IoT based wearable device to monitor the signs of quarantined remote patients of COVID-19. Informatics in Medicine Unlocked 24, 100588.
[31] Choudhury, A., Asan, O., 2020. Role of Artificial Intelligence in Patient Safety Outcomes: Systematic Literature Review. JMIR Medical Informatics 8, e18599.
|
|
| Дата на публикуване: 2026-03-23
Свали пълен текст (Price of one pdf file: 25.00 EUR)
