Il coronavirus Covid-19 mentre continua a diffondersi, in alcune aree i colli di bottiglia nelle forniture e nel personale di laboratorio hanno portato a lunghi tempi di attesa per i risultati. I ricercatori di Urbana-Champaign in un nuovo studio dell’Università dell’Illinois hanno presentato un prototipo portatile composto da un rapido test molecolare coronavirus Covid-19, la cartuccia microfluidica e il lettore semplice da usare e leggere i risultati con uno smartphone in 30 minuti. Il dispositivo potrebbe abilitare il punto di assistenza per eseguire il test nel modo più comodo e immediato per il paziente, senza la necessità di inviare campioni a un laboratorio.
Rashid Bashir, professore di bioingegneria e preside del Grainger College of Engineering dell’Illinois, ha condotto lo studio con il professore di ingegneria elettrica e informatica Brian Cunningham e il professore di scienze meccaniche e ingegneria Bill King, ha detto:
«Se un tale dispositivo e test fossero disponibili, potremmo testare il coronavirus Covid-19 in occasione di eventi pubblici, auditorium, grandi raduni e potenzialmente anche a casa per l’autotest. I risultati potrebbero essere inviati al sistema sanitario pubblico appropriato per il coordinamento».
Il tipico test per il SARS-CoV-2, il virus che causa il coronavirus Covid-19, prevede il prelievo di un campione da un paziente con un lungo tampone nasofaringeo, questo è inserito nel mezzo di trasporto virale, conserva il campione durante il trasporto al laboratorio. Il campione in laboratorio è sottoposto a un processo a più fasi per estrarre, isolare e moltiplicare il RNA rivelatore all’interno del virus. Il processo di moltiplicazione del RNA, chiamato RT-PCR, richiede diversi cicli di fluttuazione della temperatura, attrezzature specializzate e personale addestrato.
Il team di ricercatori come riportato negli Atti della National Academy of Sciences, ha utilizzato un processo più semplice per analizzare il mezzo di trasporto virale, chiamato LAMP bypassa le fasi di estrazione e purificazione del RNA.
Anurup Ganguli primo autore dello studio ha detto:
«LAMP necessita solo di una temperatura di 65° C, quindi è molto più facile da controllare, inoltre funziona in modo più robusto della PCR, specialmente quando ci sono contaminanti nel campione di test. Possiamo riscaldare brevemente il campione, rompere il virus e rilevare la sequenza genetica che identifica specificamente il SARS-CoV-2».
I ricercatori hanno confrontato il dosaggio LAMP con la PCR, utilizzando prima un fluido nasale sintetico addizionato di virus e poi con campioni clinici. Hanno scoperto che i risultati erano in linea con quelli della PCR, hanno documentato la sensibilità e la specificità del test LAMP.
I ricercatori successivamente hanno incorporato il dosaggio LAMP su una piccola cartuccia microfluidica stampata in 3-D che ha due slot di ingresso per le siringhe: uno per i mezzi di trasporto virale contenenti il campione, l’altro per i prodotti chimici LAMP; una volta iniettati, reagiscono all’interno della cartuccia.
Bill King ha detto:
«Usiamo una moderna produzione additiva ad alta velocità per realizzare queste cartucce. Il tutto può essere rapidamente scalato fino a centinaia di migliaia di test. L’aumento della produzione è tipicamente il più grande ostacolo per le applicazioni commerciali delle cartucce microfluidiche, possiamo superare l’ostacolo usando questo nuovo metodo. La moderna produzione additiva è elastica e scalabile, e può essere incrementata molto rapidamente rispetto alle tradizionali tecnologie di produzione».
Il team di ricercatori per produrre le cartucce microfluidiche sta lavorando con Fast Radius Inc., un’azienda tecnologica con sede a Chicago, co-fondata da Bill King. La cartuccia può essere inserita in uno strumento portatile che ha una camera di riscaldamento (scalda la cartuccia a 65° C per tutta la durata della reazione), e un supporto per smartphone per la lettura dei risultati. Entro 30 minuti, un risultato positivo emette una luce fluorescente (vedi video).
Brian Cunningham ha aggiunto:
«Il lettore illumina gli scomparti dei liquidi con la luce dei LED blu, mentre la fotocamera del cellulare, rivolta verso il retro, registra un filmato della luce verde fluorescente che viene generata».
I ricercatori hanno testato il dispositivo portatile con ulteriori campioni biologici, hanno riscontrato che i risultati corrispondevano a quelli della procedura standard di laboratorio PCR; per eliminare la necessità di tamponi nasofaringei stanno effettuando test con campioni di saliva, mentre considerano i passaggi successivi per le approvazioni delle normative.
