Cosa si può chiedere ad un sistema di rilevazione delle infezioni, partendo da Covid per arrivare fino ad Ebola o a Hiv? Innanzitutto che sia preciso, ovviamente. Ma non solo. Sostanzialmente occorre che dia una risposta rapida, che non sia eccessivamente invasivo e che soprattutto abbia un costo tale da permetterne l’impiego anche nei Paesi meno sviluppati.
Riavvolgete il nastro, mixate tutte queste caratteristiche ed andate a vedere cosa potrebbe offrire un dispositivo messo a punto dagli esperti dell’Università statale dell’Arizona.
Perché, anche se stiamo parlando di futuro e di ricerca di base, il dispositivo diagnostico NasRED (Nanoparticle-Supported Rapid Electronic Detection), descritto su ACS Nano, rappresenta una risposta ai bisogni sovraespressi, con la potenzialità di trasformare la rapidità e l’affidabilità della diagnosi di molte patologie infettive.
Infezioni: il sistema che le intercetta da una goccia di sangue
Il tutto con una sola goccia di sangue, al costo di un paio di dollari. E con i risultati che arrivano in 15 minuti. Nello studio in questione, che ha come autore principale Chao Wang, docente presso il Biodesign Center for Molecular Design and Biomimetics e la School of Electrical, Computer and Energy Engineering dell’ateneo americano, Il test si è dimostrato in grado di rilevare Sars-CoV-2 con una precisione elevatissima, consentendone la differenziazione diagnostica rispetto ad altre ‘invasioni’.
Commento dell’esperto in una nota dell’Università: “Abbiamo la velocità e la facilità d’uso di un test antigenico rapido con una sensibilità persino migliore rispetto ai test di laboratorio”.
Accurato, veloce e portatile
NasRED è semplice e portatile, tanto da poter essere utilizzato praticamente ovunque, dalle cliniche rurali remote agli ospedali metropolitani che pullulano di persone. Ed offre un’accuratezza di laboratorio senza attrezzature costose e non richiede una formazione specializzata, il che gli conferisce il potenziale per diventare un punto di svolta nella sanità pubblica.
L’importante, in ogni caso, è poter disporre di una strategia di riconoscimento rapido delle patologie infettive, visto che la diagnosi precoce è fondamentale. In molti Paesi a basso e medio reddito, l’accesso a test diagnostici affidabili è limitato o inesistente.
Attrezzature costose, carenza di personale qualificato e lunghi tempi di risposta contribuiscono a diagnosi ritardate o mancate, spesso con conseguenze mortali. Quindi un test rapido test rapido, economico e portatile come NasRED potrebbe consentire agli operatori sanitari in prima linea di rilevare precocemente le infezioni e di intervenire prima possibile.
Come funziona?
Al centro del nuovo test ci sono minuscole nanoparticelle d’oro, ricoperte con molecole speciali in base al target. Alcune nanoparticelle trasportano anticorpi, pronti ad aderire alle proteine rilasciate da virus o batteri in caso d’infezione.
Altre nanoparticelle trasportano antigeni che attraggono naturalmente gli anticorpi prodotti dall’organismo per combattere le infezioni. Una volta rivestite, queste nanoparticelle vengono combinate con un minuscolo campione di fluido corporeo, come una goccia di sangue, saliva o secrezioni nasali.
In presenza di malattia, la maggior parte delle nanoparticelle si depositerà sul fondo della provetta. In assenza di malattia, rimarranno sospese nel liquido. Il dispositivo NasRED emette un piccolo fascio di luce Led attraverso il liquido nella parte superiore della provetta: grazie ad un rilevatore elettronico su misura si valuta la quantità di luce che attraversa la provetta.
Più luce significa che le nanoparticelle sono precipitate sul fondo, lasciando il fluido superiore più limpido, il che significa che la malattia è presente. Il dispositivo è così sensibile da poter rilevare la malattia anche quando sono presenti solo poche centinaia di molecole in un minuscolo campione di fluido, appena una frazione di una singola goccia. Si tratta di una concentrazione quasi 100.000 volte inferiore a quella richiesta dai test di laboratorio standard.
Il tutto, va detto, si accoppia a facile portabilità della strumentazione e convenienza, con particolare utilità in caso di epidemie emergenti a bassa prevalenza ma ad alto rischio, che a volte non vengono diagnosticate perché eseguire un test di laboratorio su uno o due soli pazienti non è conveniente.
NasRED potrebbe colmare questa lacuna offrendo un test altamente sensibile che funziona immediatamente ed economicamente nel punto di cura. Ad oggi il test richiede piccole macchine per la centrifugazione e la miscelazione dei campioni, ma si sta lavorando per miniaturizzare e automatizzare ulteriormente il processo. La speranza è che la tecnologia possa un giorno diventare un comodo test domiciliare, simile ai test rapidi per Covid.
Il tutto, grazie alle nanoparticelle che sono progettate in modo da poter facilmente sostituire diverse proteine, consentendo di adattare la stessa piattaforma a molte patologie diverse.
“Abbiamo già dimostrato questo approccio nella nostra ricerca sull’Escherichia coli produttore di tossina Shiga, così come sui biomarcatori tumorali, sulle proteine correlate all’Alzheimer, sulla malattia di Lyme e sulla peste suina africana”, conclude Wang.
