Концепция обнаружения вирусных агентов с помощью оптически индуцированных электрических сигналов
О. Иванов
, П. Тодоров
, Ж. Стоянов
, К. Костадинов
, Ю. Манга
Abstract: Введение: В наших исследованиях мы обнаружили явление, известное как электромагнитный эхо-эффект (EMEE), который генерирует обнаруживаемый сигнал, когда электромагнитное излучение взаимодействует с твердым веществом. Сигнал чрезвычайно чувствителен к небольшим изменениям газового, жидкого и твердого состава, что обеспечивает быстрый контроль в режиме реального времени. После успешных предварительных экспериментов мы предлагаем идею создания сенсорной системы для идентификации вирусов. Цель состоит в том, чтобы обнаружить патогены в воздухе, на поверхностях и в жидкостях организма путем зондирования реакции между вирусами и твердым слоем иммобилизованных антител. Эти сигналы, как правило, слишком слабы для восприятия, но EMEE хорошо подходит для их обнаружения. Методы: В данной статье представлена концепция разработки такого датчика. Эта концепция является продолжением наших предыдущих исследовательских проектов, таких как проектирование датчиков для обнаружения химических и биологических жидкостей и переносимых по воздуху загрязнителей. Настоящая работа является концептуальной и пока не включает прямых экспериментальных данных для специфического обнаружения вируса. Выводы: Наши предыдущие исследования реакций на границе раздела твердой и воздушной фаз продемонстрировали высокую чувствительность и стабильность сигнала, подтверждая ожидание того, что аналогичные результаты могут быть получены в данном случае. Обсуждение: Датчики EMEE могут быть использованы в различных местах повышенного риска и связаны с искусственным интеллектом. Эти датчики могут быть интегрированы в мобильную и интеллектуальную инфраструктуру с гибкой и масштабируемой платформой для расширенного биосенсирования и мониторинга общественного здравоохранения. Потенциальные преимущества предлагаемого подхода включают высокую чувствительность и быстрое реагирование, хотя такие факторы, как селективность и возможные экологические помехи, требуют дальнейшего изучения.
Keywords: Иммобилизация антител; Биосенсор; Электромагнитный эхо-эффект; Патогены; Обнаружение вирусов
| References: (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.
|
|
| Date published: 2026-03-23
Download full text (Price of one pdf file: 25.00 EUR)
