Nuovo sensore rileva proteina COVID-19 con precisione

COVID-19, causato dal virus SARS-CoV-2, è apparso per la prima volta a Wuhan, Cina, a dicembre 2019. Da allora, si è diffuso rapidamente in tutto il mondo e ha subito varie mutazioni. Al 12 maggio 2024, il numero totale di casi segnalati in tutto il mondo ha superato i 775 milioni. Il COVID-19 ha avuto un enorme impatto sulle nostre vite quotidiane, influenzando tutto, dall'economia all'istruzione e persino alla nostra salute mentale.

#Lotta contro il COVID-19

Ricercatori e scienziati di molti settori stanno lavorando duramente per combattere il COVID-19 e altre malattie respiratorie facilmente trasmissibili. Uno dei risultati chiave è stato lo sviluppo di vaccini e metodi di trattamento, che hanno aiutato a ridurre le visite ospedaliere e a salvare vite. Testare il virus è essenziale per controllarne la diffusione. Fornisce informazioni vitali su quanto sia diffuso il virus e quanto facilmente si trasmetta.

#Metodi Diagnostici

Negli ultimi anni, sono stati creati vari metodi diagnostici per rilevare il COVID-19. Questi metodi includono:

• Diagnostica Molecolare: Questi test analizzano il materiale genetico del virus. Sono precisi ma possono richiedere tempo e necessitano di personale formato per essere eseguiti.
• Test Anticorpi/Antigeni: Questi test controllano specifiche Proteine o anticorpi legati al virus. Anche se sono più rapidi ed economici, non sono precisi come i test molecolari.
• Imaging Medico: Tecniche come la TC e le radiografie possono mostrare problemi polmonari legati al COVID-19. Tuttavia, possono essere costosi e esporre i pazienti a radiazioni.
• Biosensori: Questi sono dispositivi più nuovi che utilizzano tecnologie speciali per rilevare rapidamente il virus senza la necessità di attrezzature complicate.

#Nuova Tecnologia di Rilevamento

In questo rapporto, ci concentreremo su un nuovo tipo di sensore noto come sensore impedenzometrico a nanovasi microfabbricati senza etichetta. Questo sensore è progettato per rilevare le proteine spike del SARS-CoV-2 nella saliva artificiale. È stato utilizzato in precedenza per identificare ormoni dello stress e altre proteine nel siero umano.

#Nozioni di Base sul Sensore

Il sensore è composto da piccoli pozzi realizzati con materiali speciali che possono rilevare la presenza di proteine bersaglio quando vengono introdotte. Utilizza elettrodi d'oro per misurare i cambiamenti nell'impedenza elettrica, che indicano se le proteine desiderate sono presenti. Quando il sensore è attivo, i ricercatori possono vedere cambiamenti in tempo reale nella tensione mentre le proteine si legano agli anticorpi all'interno dei pozzi.

#Come Funziona

Il test inizia con l'iniezione di anticorpi nei pozzi. Questi anticorpi sono come i buttafuori di un club: lasciano entrare solo le proteine giuste (le proteine spike del SARS-CoV-2). Dopo che gli anticorpi sono al loro posto, si aggiunge il campione di test e si monitorano gli eventi di legame controllando i segnali elettrici. Se le proteine giuste sono presenti, ci saranno cambiamenti evidenti nelle letture della tensione.

#Processo di Creazione del Sensore

Creare questo sensore è un po' come costruire un club high-tech in miniatura per virus. I passaggi per la creazione del sensore prevedono la stratificazione di materiali su una superficie di vetro, utilizzando tecniche come la fotolitografia (pensala come una scultura basata sulla luce) per creare i modelli dei pozzi.

1. Strato d'Oro: Viene applicato uno strato sottile d'oro per aiutare la conducibilità.
2. Ossido di Alluminio: Questo strato funge da isolante, mantenendo tutto in ordine all'interno dei pozzi.
3. Creazione dei Pozzi: Attraverso una serie di passaggi di incisione, i pozzi sono progettati con cura per assicurarsi che possano contenere i campioni di test.

Il prodotto finale è un sensore che può rilevare facilmente le proteine nei liquidi senza la necessità di attrezzature avanzate.

#Preparazione delle Soluzioni di Test

Per i test, i ricercatori utilizzano specifici tipi di anticorpi mirati al SARS-CoV-2, mescolati in una soluzione salina nota come PBS. Preparano anche saliva artificiale per simulare condizioni reali. Le proteine bersaglio vengono quindi aggiunte a questo mix in varie concentrazioni per vedere quanto bene il sensore le rileva.

#Monitoraggio in Tempo Reale

Il sensore è progettato per monitorare i cambiamenti in tempo reale. Quando viene prima aggiunta la soluzione 1X PBS (la soluzione di lavoro) al sensore, provoca un aumento iniziale della tensione. Dopo di che, i cambiamenti vengono monitorati con attenzione per vedere come il sensore reagisce a diverse soluzioni di test. I ricercatori utilizzano diverse frequenze per assicurarsi di ottenere i migliori risultati senza interferenze dall'attrezzatura.

#Risultati dai Test

L'obiettivo principale di questi test era determinare quanto fosse sensibile il sensore nel rilevare le proteine spike del SARS-CoV-2. In esperimenti precedenti, il sensore poteva rilevare queste proteine a un limite di circa 200 ng/mL. Tuttavia, i ricercatori erano ansiosi di migliorare questo.

#Trovare un Buffer Migliore

Durante i test, gli scienziati hanno scoperto che diverse concentrazioni di PBS influenzavano significativamente i risultati. Dopo aver testato varie diluizioni, hanno trovato che una soluzione salina più debole (0,18X PBS) si adattava meglio alla base della saliva e portava a capacità di rilevamento migliorate. Con questa nuova soluzione, sono riusciti a ridurre il limite di rilevamento a 0,2 ng/mL, un miglioramento notevole.

#Test di Specificità

Per stabilire l'efficacia del nuovo sensore, i ricercatori dovevano dimostrare che potesse distinguere tra SARS-CoV-2 e virus simili come MERS-CoV. Introducendo le proteine MERS-CoV nel sensore, hanno controllato eventuali eventi di legame con gli anticorpi SARS-CoV-2. I risultati hanno mostrato nessuna interazione, confermando che il sensore poteva distinguere tra queste proteine simili ma distinte.

#Conclusione

In sintesi, è stato sviluppato un nuovo e innovativo sensore per il rilevamento delle proteine spike del SARS-CoV-2. Questo sensore ha mostrato chiari vantaggi in termini di risultati rapidi e capacità di differenziare tra proteine simili. L'uso innovativo di un biosensore offre uno strumento promettente per il monitoraggio e i test continui nella lotta contro il COVID-19.

I progressi fatti con questo sensore non solo offrono speranza per una rilevazione rapida, ma evidenziano anche l'importanza di sviluppare strumenti semplici ed efficaci nella sanità. Chi avrebbe mai pensato che la scienza potesse essere così seria e così cool? È come un gadget di James Bond, ma per rilevare virus! Mentre il mondo continua a navigare tra le sfide poste dal COVID-19, innovazioni come questa ci danno uno sguardo a un futuro più resiliente.