賓夕法尼亞州立大學電氣工程教授Aida Ebrahimi開發出一種日常測試設備，獲得了NIH開拓者獎。目前的COVID-19測試需要實驗室處理，這讓潛在的病人要等待實驗室化驗數小時甚至數天才能獲得診斷。現在，利用賓夕法尼亞州立大學的研究人員計劃開發一種負擔得起的、準確的、基於唾液的COVID-19測試，可與懷孕測試和葡萄糖監測儀一樣簡單和方便且靈敏度更高。
由電氣工程和生物醫學工程助理教授Aida Ebrahimi領導的研究人員計劃設計和開發一種能在30分鐘內提供測試結果的設備，準確率超過90%。據Ebrahimi說，該設備有可能敏感到在一個人開始出現癥狀之前甚至沒有癥狀的人身上檢測。
為了實現這一目標，艾伯拉希米生物分析和生物傳感器實驗室將首先使用非活性SARS-CoV-2病毒顆粒來探索其獨特的電學特性。所有材料都會對電場產生反應，不同的反應取決於材料的特性。研究人員計劃確定非活性病毒顆粒的這些詳細參數來設計擬議的電化學裝置。
基於病毒的電學特性，經過雙重放大的方法可以達到需要的靈敏度以檢測唾液樣本中的低數量的病毒顆粒。開發傳感器的新方法將可以再沒有昂貴的納米加工工具的情況下獲得這種靈敏度。
該傳感裝置將使用兩種同時進行的信號放大技術來檢測病毒顆粒，Ebrahimi解釋說這將提高該裝置的靈敏度，超過傳統方法。首先將通過一組電極施加一個小電壓來捕獲粒子，然後再施加另一個電壓，以誘導一個稱為氧化還原循環的電化學過程，這可以將捕獲的粒子產生的信號放大到一個可檢測的水平。
雙重放大的過程是關鍵，這樣帶來的靈敏度可以在一個人甚至出現癥狀之前就能計算出低數量的病毒。最終目標是人們可以在家裡測試他們的唾液，得出準確的結果后可以放心出門與人交往。
接下來，研究人員將使用光刻技術，這是一種具有成本效益的工藝，利用光在光敏表面上蝕刻微小的圖案。這些圖案旨在從唾液樣本中捕捉和分類目標病毒顆粒，並將它們送到傳感器區域。
Ebrahimi和她的團隊將使用計算建模來指導設備設計和開發原型，他們將使用非活性病毒顆粒對其進行測試和驗證。在項目的最後階段，研究人員將與獸醫和生物醫學系的臨床教授和微生物科主任Suresh Kuchipudi合作，在Kuchipudi的實驗室用完整的病毒樣本安全地測試該診斷設備。
“該設備的擬議概念不限於SARS-CoV-2，”Ebrahimi說，並指出該項目具有高風險、高回報的潛力。”如果這個診斷設備的原理證明和驗證成功，它可以應用於其他疾病的生物標誌物的快速量化，甚至超越傳染病，如阿爾茨海默氏病。這個項目只是朝着更大目標邁出的第一步”。