Biosensori rilevatori degli anticorpi COVID-19


Biosensori rilevatori degli anticorpi COVID-19

Sviluppata una piattaforma di biosensori avanzata basata su nanomateriali che rileva, in pochi secondi, gli anticorpi specifici per SARS-CoV-2, il virus responsabile della pandemia COVID-19. Oltre ai test, la piattaforma aiuterà a quantificare con precisione la risposta immunologica dei pazienti ai nuovi vaccini.

I risultati del progetto dei ricercatori della Carnegie Mellon University, dell'Università di Pittsburgh (Pitt) e l'UPMC sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Materials. (1)

La piattaforma di test identifica la presenza di due degli anticorpi del virus, la proteina spike S1 e il dominio di legame del recettore (RBD), in una goccia di sangue molto piccola (circa 5 microlitri). Le concentrazioni di anticorpi possono essere estremamente basse e comunque rilevate al di sotto di un picomolare (0,15 nanogrammi per millilitro). Questo rilevamento avviene attraverso una reazione elettrochimica all'interno di un dispositivo microfluidico portatile che invia i risultati quasi immediatamente a una semplice interfaccia su uno smartphone.

«Abbiamo utilizzato gli ultimi progressi nei materiali e nella produzione come la stampa 3D di nanoparticelle per creare un dispositivo che rileva rapidamente gli anticorpi COVID-19», ha affermato il dottor Rahul Panat, (2) professore associato di ingegneria meccanica presso la Carnegie Mellon che utilizza tecniche di produzione additiva specializzate per la ricerca che va dalle interfacce cervello-computer ai dispositivi di biomonitoraggio.

Una tecnologia di produzione additiva chiamata stampa 3D a getto di aerosol è responsabile dell'efficienza e dell'accuratezza della piattaforma di test. Elettrodi micropillari d'oro piccoli ed economici vengono stampati su scala nanometrica utilizzando goccioline di aerosol che vengono sinterizzate termicamente insieme. Ciò causa una superficie ruvida e irregolare che fornisce una maggiore area superficiale dei micropillari e una reazione elettrochimica potenziata, dove gli anticorpi possono attaccarsi agli antigeni rivestiti sull'elettrodo. La geometria specifica consente ai micropillari di caricare più proteine per il rilevamento, ottenendo risultati rapidi e molto precisi.

Il test ha un tasso di errore molto basso perché la reazione di legame tra l'anticorpo e l'antigene utilizzati nel dispositivo è altamente selettiva. I ricercatori sono riusciti a sfruttare questo design naturale a proprio vantaggio.

I risultati arrivano in un momento urgente durante la pandemia COVID-19. «Poiché la nostra tecnica può quantificare la risposta immunitaria alla vaccinazione, è molto rilevante nell'ambiente attuale», ha detto Panat.

Il dottor Rahul Panat, l'autore principale dello studio, ha collaborato con Shou-Jiang Gao, (3) leader del programma di virologia del cancro presso l'Hillman Cancer Center di UPMC e professore di microbiologia e genetica molecolare.

La diagnosi rapida per il trattamento e la prevenzione delle malattie trasmissibili è un problema di salute pubblica che va oltre l'attuale pandemia COVID-19. Poiché la piattaforma di rilevamento proposta è generica, può essere utilizzata per la rapida individuazione di biomarcatori per altri agenti infettivi come Ebola, HIV e Zika. Un test così rapido ed efficace potrebbe essere un punto di svolta per il controllo della diffusione delle malattie.

Informazioni sulla Carnegie Mellon University, College of Engineering: Il College of Engineering della Carnegie Mellon University è un college di ingegneria di alto livello noto per la nostra attenzione intenzionale alla collaborazione interdisciplinare nella ricerca. Il College è ben noto per lavorare su problemi di importanza sia scientifica che pratica. La nostra cultura “maker” è radicata in tutto ciò che facciamo, portando a nuovi approcci e risultati trasformativi. La nostra acclamata facoltà si concentra sulla gestione e l'ingegneria dell'innovazione per produrre risultati trasformativi che guideranno la vitalità intellettuale ed economica della nostra comunità, nazione e mondo.

Riferimenti:

(1) Sensing of COVID-19 Antibodies in Seconds via Aerosol Jet Nanoprinted Reduced-Graphene-Oxide-Coated 3D Electrodes

(2) Rahul Panat

(3) Shou-Jiang Gao

Descrizione foto: Un'immagine del chip di prova COVID-19 realizzato con la stampa 3D di nanoparticelle a getto di aerosol. - Credit: Advanced Manufacturing and Materials Lab, College of Engineering, Carnegie Mellon University.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Imagine a 10-second COVID-19 antibody test—we’re on our way

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