Nanobiosensore sviluppato per il rilevamento della SARS

Sep 05, 2023

27 marzo 2023

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di Kim-Astrid Magister, Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi

L’infezione e lo stato immunitario della popolazione sono considerati parametri chiave per la gestione delle pandemie. A questo scopo, la rilevazione di antigeni e anticorpi è di grande importanza. I dispositivi attualmente utilizzati a questo scopo, i cosiddetti dispositivi point-of-care (POC), rappresentano un’opzione per uno screening rapido.

La loro sensibilità, tuttavia, necessita di ulteriore miglioramento. Gli scienziati dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) sono riusciti in questo miglioramento sviluppando un nanobiosensore basato su nanofili d'oro. Originariamente destinato solo al rilevamento di antigeni e anticorpi associati al COVID-19, il biosensore è trasferibile anche ad altri biomarcatori.

È ormai noto da numerosi studi che per rilevare il SARS-CoV-2 i cosiddetti test POC a flusso laterale (LFT) rappresentano una buona e precisa alternativa alla reazione a catena della trascrittasi inversa-polimerasi, comunemente nota come test PCR. I numerosi vantaggi del test LFT rispetto al test PCR includono rilevamento rapido, test in loco, basso costo e funzionamento senza apparecchiature di laboratorio.

Il più grande difetto dei biosensori POC, tuttavia, è che la loro sensibilità dipende dalla carica virale. Con una carica virale elevata la sensibilità è del 100%, mentre con una carica virale bassa la sensibilità può scendere al di sotto del 10%. Ciò può portare a risultati del test falsi negativi. L'obiettivo dei ricercatori dell'HZDR era quello di sviluppare sistemi di sensori che possano essere utilizzati anche per rilevare basse cariche di virus fornendo risultati rapidi e accurati.

A tale scopo, la Dott.ssa Larysa Baraban e il suo team dell'HZDR-Institute of Radiopharmaceutical Cancer Research hanno utilizzato nanofili d'oro, che possono essere utilizzati per rilevare varie biomolecole come enzimi, proteine ​​e anticorpi.

Questo approccio è stato combinato con la spettroscopia di impedenza elettrochimica, una tecnica che fornisce informazioni su vari processi all'interfaccia elettrodo-elettrolita, tra cui il trasferimento di carica, il trasporto per diffusione e la formazione di un doppio strato elettrico, nonché sulle proprietà del sistema di misurazione. Ciò include la resistenza della soluzione e la ruvidità o porosità della superficie dell'elettrodo.

"Nel nostro lavoro, abbiamo sviluppato un chip biosensore nanoscopico costituito da sei coppie di dispositivi a nanofili d'oro interconnessi per rilevare antigeni e anticorpi SARS-CoV-2", afferma Baraban del progetto.

"Ciò consente di rilevare sia gli antigeni associati al COVID-19 che gli anticorpi corrispondenti che compaiono durante e dopo l'infezione da virus. Partiamo dal presupposto che il metodo sia trasferibile anche ad altri biomarcatori e agenti patogeni. Lo strato funzionale che prende di mira la biomolecola deve essere modificato di conseguenza a questo scopo."

Attualmente sono in corso considerazioni e discussioni con l'industria su come produrre il sensore in grandi quantità a basso costo.

La ricerca è pubblicata sulla rivista ACS Sensors.

Maggiori informazioni: Diana Isabel Sandoval Bojórquez et al, Nanobiosensore impedimetrico per la rilevazione di antigeni e anticorpi SARS-CoV-2, sensori ACS (2023). DOI: 10.1021/acssensors.2c01686

Informazioni sul diario:Sensori ACS