Gli ingegneri biomedici del Duke University hanno presentato un dispositivo delle dimensioni di un tablet in grado di rilevare contemporaneamente in modo affidabile più anticorpi e biomarcatori coronavirus Covid-19. I risultati iniziali mostrano che il test è in grado di distinguere tra anticorpi prodotti in risposta a SARS-CoV-2 e altri quattro coronavirus con una precisione del 100%.
I ricercatori stanno ora lavorando per vedere se il dispositivo per il test di laboratorio condotto vicino al sito di cura del paziente, facile da usare e indipendente dal punto di vista energetico, può essere utilizzato per prevedere la gravità di un’infezione da coronavirus Covid-19 o l’immunità di una persona contro le varianti del virus.
I ricercatori avendo anche recentemente dimostrato che la stessa piattaforma “Dosaggio D4” è in grado di rilevare le infezioni da Ebola un giorno prima del test di reazione a catena della polimerasi (PCR) standard aureo, affermano che i risultati pubblicati nella rivista Science Advances mostrano quanto può essere flessibile la tecnologia per adattarsi ad altre malattie attuali o future.
Ashutosh Chilkoti ricercatore, presidente di ingegneria biomedica al Duke University, ha detto:
«Il test D4 ha richiesto sei anni per svilupparsi, ma quando l’OMS ha dichiarato l’epidemia una pandemia, abbiamo iniziato a lavorare per comprimere tutto quel lavoro in pochi mesi in modo da poter esplorare come il test potesse essere utilizzato come strumento di salute pubblica. Il nostro test è progettato per essere sia adattabile sia realmente idoneo per l’analisi eseguita vicino o al punto di cura del paziente, questo è chiaramente uno scenario in cui una diagnostica portatile, veloce ed economica sarebbe più utile».
La tecnologia si basa su un rivestimento a spazzola polimerica, agisce come una sorta di rivestimento antiaderente per impedire a qualsiasi cosa tranne i biomarcatori desiderati di attaccarsi al vetrino di test quando è bagnato. L’elevata efficacia di questo scudo antiaderente rende il test D4 incredibilmente sensibile anche a livelli bassi dei suoi obiettivi. Il metodo consente ai ricercatori di stampare diverse trappole molecolari su diverse aree del vetrino per catturare più biomarcatori contemporaneamente.
L’attuale iterazione della piattaforma presenta anche minuscoli tunnel modellati che utilizzano la fisica dei liquidi per disegnare campioni attraverso i canali senza bisogno di elettricità. Il test con solo una goccia di sangue e una goccia di lubrificante biomolecolare, viene eseguito autonomamente in pochi minuti e può essere letto con un rilevatore delle dimensioni di un iPad.
Jason Liu, ha progettato e costruito il rilevatore, ha detto:
«Il rilevatore è alimentato a batteria, il test non richiede alcuna alimentazione, quindi puoi mettere tutto in uno zaino e testare veramente al punto di cura».
I ricercatori nell’attuale studio, hanno testato la capacità del test D4 di rilevare e quantificare gli anticorpi prodotti contro tre parti del virus coronavirus Covid-19: una subunità della proteina spike, un dominio di legame all’interno della proteina spike che si attacca alle cellule e la proteina nucleocapside che racchiude il RNA del virus. Il test dopo due settimane è stato in grado di individuare gli anticorpi in tutti i 31 pazienti testati con casi gravi di coronavirus Covid-19. Ha inoltre riportato zero falsi positivi in 41 campioni prelevati da persone sane prima dell’inizio della pandemia e 18 campioni prelevati da individui infetti da altri quattro coronavirus ampiamente circolanti.
I ricercatori con la pandemia in fase discendente negli Stati Uniti e centinaia di altri test anticorpali coronavirus Covid-19 in fase di sviluppo, non credono che questo particolare test possa essere distribuito in gran numero, ma dicono che la comprovata precisione e flessibilità della piattaforma lo rendono un ottimo candidato per lo sviluppo in altri tipi di test o per l’uso in future epidemie. La piattaforma, ad esempio, potenzialmente potrebbe essere in grado di testare se le persone hanno o no l’immunità ai vari ceppi di coronavirus Covid-19 che continuano ad emergere.
Jake Heggestad, lavora nel laboratorio di Ashutosh Chilkoti, ha sviluppato il chip per il test, ha detto:
«Ci sono molte domande da parte delle persone sul fatto che siano protette o no da nuove varianti di coronavirus Covid-19, il nostro test potrebbe rispondere ad alcune di queste. Riteniamo che la nostra piattaforma dovrebbe essere in grado di distinguere se le persone hanno anticorpi in grado di neutralizzare le preoccupanti varianti emergenti o se quegli anticorpi non saranno protettivi contro nuove varianti».
I ricercatori stanno anche lavorando per sviluppare la piattaforma in un test per più marcatori prognostici di coronavirus Covid-19 che insieme potrebbero indicare se è probabile che un paziente abbia o no un caso grave della malattia.
David Kinnamon, ha sviluppato il sistema di gestione dei liquidi per il test, ha detto:
«Siamo costruttori di piattaforme, quindi stiamo lavorando per mostrare in che modo questa tecnologia può essere facilmente modificata per svolgere compiti differenti. Stiamo dimostrando che questa singola piattaforma può funzionare come diagnostica, valutare la risposta immunitaria dopo l’infezione e prevedere l’esito della malattia, potenzialmente tutto allo stesso tempo. Non conosco molti test in grado di farlo».
Jake Heggestad, in conclusione ha detto:
«E può fare tutto questo su una piattaforma di facile utilizzo e trasportabile: un conto è fare tutto questo in una struttura centralizzata come il Duke University, altro è essere in grado di eseguire test su larga scala e ottenere risultati buoni e sensibili in località remote in tutto il mondo”.