Ora che la fase di emergenza della pandemia Covid-19 terminata, gli scienziati stanno cercando nuovi e più efficaci metodi per sorvegliare gli ambienti interni in tempo reale alla ricerca di varianti del virus e di altri agenti patogeni. Un gruppo di ricercatori della Washington University a St. Louis ha creato un monitor che può rilevare, in tempo reale, qualsiasi variante del virus Sars-CoV-2 in una stanza in soli 5 minuti. Il dispositivo economico, un prototipo, potrebbe essere utilizzato negli ospedali e nelle strutture sanitarie, nelle scuole e nei luoghi pubblici per aiutare a individuare Sars-CoV-2 e potenzialmente monitorare altri aerosol virali respiratori, come l’influenza o il virus respiratorio sinciziale (RSV). Il nuovo monitor, definito come il più sensibile attualmente disponibile, è stato descritto sulla rivista Nature Communications.
«Al momento non c’è nulla che ci dica quanto sicura sia una stanza», commenta John Cirrito, professore di neurologia alla School of Medicine della Washington University, tra gli autori dello studio. «Se ti trovi in una stanza con 100 persone, non vuoi vorresti scoprire dopo cinque giorni se ti sei ammalato o meno. L’idea di questo dispositivo – aggiunge – è che puoi sapere essenzialmente in tempo reale, o ogni 5 minuti, se c’è un virus attivo». In precedenza i ricercatori hanno sviluppato un biosensore a micro-immunoelettrodo (MIE) che rileva la proteina beta-amiloide, noto biomarcatore per la malattia di Alzheimer. Successivamente si sono chiesti se questo biosensore potesse essere convertito in un rilevatore per il Sars-CoV-2.
Per convertire il biosensore i ricercatori hanno sostituito l’anticorpo che riconosce la beta-amiloide con un nanocorpo di lama che riconosce la proteina Spike del virus Sars-CoV-2. «L’approccio elettrochimico basato su nanocorpo è più rapido nel rilevare il virus perché non ha bisogno di un reagente o di molti passaggi di elaborazione», spiegano i ricercatori. «Il Sars-CoV-2 si lega ai nanocorpi sulla superficie e possiamo indurre l’ossidazione delle tirosine sulla superficie del virus utilizzando una tecnica chiamata voltammetria a onda quadra per ottenere una misura della quantità di virus nel campione», aggiungono. Gli scienziati hanno integrato il biosensore in un campionatore d’aria che funziona sulla base della tecnologia del ciclone umido: l’aria entra nel campionatore a velocità molto elevate e si mescola con il fluido che riveste le pareti del campionatore creando un vortice superficiale, intrappolando così gli aerosol del virus.
Il campionatore a ciclone umido è dotato di una pompa automatizzata che raccoglie il fluido e lo invia al biosensore per una rilevazione senza interruzioni del virus mediante elettrochimica. «La sfida con i rilevatori di aerosol trasportati dall’aria è che il livello di virus nell’aria interna è così diluito che si avvicina al limite di rilevazione della reazione a catena della polimerasi (PCR) ed è come trovare un ago in un pagliaio», spiegano gli scienziati. «L’elevato recupero del virus mediante il ciclone umido può essere attribuito al suo flusso estremamente elevato, che gli consente di campionare un volume d’aria maggiore durante una raccolta del campione di 5 minuti rispetto ai campionatori disponibili in commercio», aggiunge.
La maggior parte dei campionatori bioaerosol commerciali funziona a flussi relativamente bassi, mentre il monitor del team ha un flusso di circa 1.000 litri al minuto, rendendolo uno dei dispositivi con il flusso più elevato disponibili. È anche compatto, largo circa 30 cm e alto 25 cm, e si illumina quando viene rilevato un virus, avvisando gli amministratori di aumentare il flusso d’aria o la circolazione nella stanza. I ricercatori hanno testato il monitor negli appartamenti di due pazienti positivi al Covid-19. I risultati della PCR in tempo reale sui campioni d’aria prelevati dalle camere da letto sono stati confrontati con i campioni d’aria prelevati da una stanza di controllo priva di virus. I dispositivi hanno rilevato l’RNA del virus nei campioni d’aria delle camere da letto, ma non hanno rilevato nessun virus nei campioni d’aria di controllo. Negli esperimenti di laboratorio in cui Sars-CoV-2 era presente nell’aerosol in una camera delle dimensioni di una stanza, il ciclone umido e il biosensore sono stati in grado di rilevare diversi livelli di concentrazione del virus nell’aria dopo solo pochi minuti di campionamento.
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