Vedi traduzione automatica
Questa è una traduzione automatica. Per vedere il testo originale in inglese cliccare qui
#News
{{{sourceTextContent.title}}}
Nuovo sensore per SARS-CoV-2 e altri virus basato sulla nanotecnologia GSI
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
La rilevazione facile e veloce dei virus è fondamentale in una pandemia. Basandosi sulle membrane a singolo nanoporo di GSI, un team internazionale interdisciplinare di ricercatori ha sviluppato un metodo di test che rileva la SARS-CoV-2 nella saliva, senza pretrattamento del campione, con la stessa sensibilità di un test qPCR, e in sole 2 ore. In cima, il sensore può distinguere i virus della corona infettivi da quelli non infettivi - un'innovazione cruciale.
{{{sourceTextContent.description}}}
Collegando diverse tecnologie, un team interdisciplinare di scienziati del dipartimento di ricerca sui materiali del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, del Consiglio nazionale di ricerca scientifica e tecnica (CONICET) in Argentina e dell'Università dell'Illinois negli Stati Uniti, ha sviluppato un sensore nanopori altamente sensibile che rileva specificamente i virus SARS-CoV-2 e gli adenovirus umani in una varietà di campioni tra cui saliva, siero o campioni ambientali come le acque reflue. Il sensore combina due componenti chiave: un nano-canale sensibile e molecole di DNA altamente specifiche attaccate alla superficie del canale. Secondo i gruppi di ricerca, il metodo è preciso come i test PCR, ma più semplice e veloce, fornendo risultati in meno di due ore. I risultati sono pubblicati nella prestigiosa rivista Science Advances.
La tecnologia per la fabbricazione di membrane con singoli nanopori è stata sviluppata al GSI per molti anni. I film polimerici sottili vengono irradiati con un singolo proiettile di ioni pesanti ad alta energia (per esempio uno ione oro da 1 GeV) all'acceleratore lineare UNILAC. Quando lo ione passa attraverso il film, crea una scia nanoscopica di danni che viene convertita in un nano-canale aperto tramite incisione chimica. Il diametro preciso e la forma del canale sono regolati dai parametri di incisione. Per questo lavoro, sono stati fabbricati nanopori asimmetrici con una piccola apertura inferiore a 50 nanometri. Le piccole dimensioni e la geometria specifica assicurano un livello particolarmente alto di sensibilità per i processi di trasporto attraverso il canale.
La selettività del sensore è fornita da un processo di selezione in vitro per frammenti di DNA, i cosiddetti aptamers, che sono incorporati nel nanoporo. Questi aptamers selettivi non solo sono in grado di riconoscere il virus specifico ma possono anche differenziare lo stato di infettività del virus. Gli aptamers qui applicati sono stati sviluppati da Ana Sol Peinetti durante il suo lavoro come ricercatore post-dottorato presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Avendo familiarità con la tecnologia GSI nanopore dal suo precedente soggiorno nel gruppo di Omar Azzaroni, presso l'Istituto di ricerca teorica e fisica applicata (INIFTA, CONICET-UNLP) (Argentina), ha combinato con successo entrambe le tecnologie.
Il fatto che questo metodo possa distinguere i virus infettivi da quelli non infettivi è un'innovazione essenziale, secondo gli scienziati. I ben noti test PCR rilevano il materiale genetico virale ma non possono distinguere se un campione è infettivo o se una persona è contagiosa. Gli unici test che possono attualmente rilevare i virus infettivi sono i test a placche. Essi richiedono una preparazione speciale e giorni di incubazione prima di fornire risultati, mentre il nuovo sensore aptamer-nanopore fornisce risultati entro 30 minuti fino a due ore e non richiede alcun pre-trattamento del campione.
La lettura dello stato di infettività di un virus non solo fornisce informazioni sul fatto che i pazienti siano contagiosi o meno, ma offre anche un modo per scoprire se certe strategie di inattivazione funzionano davvero. "Insieme a Omar Azzaroni e Ana Sol Peinetti (ora capogruppo all'Istituto di chimica, fisica dei materiali, ambiente ed energia, a Buenos Aires), collaboriamo a un nuovo progetto, dove sulla base di questo nuovo sensore verrà testata l'efficienza di vari protocolli di inattivazione dei virus", afferma Maria Eugenia Toimil-Molares, leader del gruppo di nanotecnologie a traccia ionica al GSI.
La tecnologia nanopore-sensor ha anche un grande potenziale oltre la pandemia di Corona. "Per rilevare altri virus, bisogna cercare il pool di molecole che servono come aptamers; nuove molecole per nuovi virus. Abbiamo anche intenzione di ottenere aptamers che possono discernere tra diverse varianti di SARS-Cov-2", spiega Peinetti. Nel documento, gli autori dimostrano anche il rilevamento di adenovirus umani infettivi, responsabili di malattie respiratorie trasmesse dall'acqua in tutto il mondo.
Oltre al rilevamento dei virus, la tecnologia GSI nanopore è alla base di altre opzioni di sensori. Numerosi gruppi in tutto il mondo stanno sviluppando strategie di funzionalizzazione specifiche per impartire funzionalità selettive ai sensori nanopori. I nanopori nelle membrane a traccia ionica sono molto versatili perché possono essere modificati per rispondere a molti diversi cambiamenti esterni, come la temperatura, il pH, la luce, la tensione, o la presenza di specifiche specie ioniche, molecole o farmaci. Negli ultimi anni, diverse piattaforme di nanopori-sensori altamente sensibili sono state sviluppate in collaborazione con i colleghi dell'INIFTA. "La nostra visione è quella di integrare la membrana nanopore funzionalizzata in un dispositivo portatile per una rapida ed efficiente rilevazione e diagnosi dei virus", dice Christina Trautmann, capo del dipartimento di ricerca sui materiali del GSI.