Wang e i suoi colleghi hanno esplorato sensori in grado di rilevare batteri e virus nell’aria. Di nuovo a gennaio
Nella maggior parte dei laboratori per il rilevamento di virusper le infezioni respiratorie, viene utilizzato un metodo molecolare chiamato reazione a catena della polimerasi per trascrizione inversa, noto anche come RT-PCR. Questo è un metodo ben noto in grado di rilevare anche una piccola quantità del virus, ma è del tutto sbagliato. Ad esempio, ci sono prove che il 30% dei test russi non sono corretti.
Jing Wang e il suo team hanno sviluppato un'alternativametodo di prova sotto forma di un biosensore ottico. Il sensore combina due diversi effetti per un rilevamento dei virus sicuro e affidabile: ottico e termico. È fatto di minuscole strutture dorate, le cosiddette nanoisland dorate, e si trova su un substrato di vetro. Recettori del DNA ottenuti artificialmente che corrispondono a specifiche sequenze di RNA SARS-CoV-2 vengono innestati su nanoisland. Pertanto, i recettori sul sensore sono sequenze complementari di sequenze di RNA di virus uniche che possono identificare in modo affidabile il virus.
Tecnologia utilizzata dai ricercatoriil rilevamento, chiamato LSPR, è un'abbreviazione per risonanza plasmonica di superficie localizzata, un fenomeno ottico che si verifica nelle nanostrutture metalliche. Quando eccitati, modulano la luce incidente in un certo intervallo di lunghezze d'onda e creano un plasmon vicino al campo attorno alla nanostruttura. Quando le molecole si legano alla superficie, l'indice di rifrazione locale nel plasmon eccitato vicino al campo cambia. Un sensore ottico situato sul retro del sensore può essere utilizzato per misurare questa modifica e determinare se il campione contiene i filamenti di RNA in questione.
È vero, è importante catturare solo quelle cateneRNA che corrispondono esattamente al recettore del DNA sul sensore. Qui entra in gioco il secondo effetto: l'effetto fototermico plasmonico. Se la stessa nanostruttura sul sensore è eccitata da un laser di una certa lunghezza d'onda, produce calore localizzato.
E come aiuta l'affidabilità? Il genoma del virus è costituito da un solo filamento di RNA. Se questa catena trova il suo analogo aggiuntivo e si uniscono per formare una doppia catena, si verifica un processo chiamato ibridazione. Un analogo è quando un doppio filamento si divide in filamenti separati, un tale processo è chiamato fusione o denaturazione. Ciò si verifica in un punto di fusione specifico. Tuttavia, se la temperatura ambiente è molto più bassa del punto di fusione, si possono anche unire filati che non si completano a vicenda. Ciò può portare a risultati di test falsi. Se la temperatura ambiente è solo leggermente inferiore alla temperatura di fusione, è possibile collegare solo fili aggiuntivi. E questo è solo il risultato dell'aumento della temperatura ambiente causata dall'effetto fototermico plasmonico.
“I test hanno dimostrato che il sensore può chiaramentedistinguere tra sequenze di RNA molto simili di due virus. E i risultati sono pronti in pochi minuti. È vero, questo richiede ancora sviluppo. Ma una volta che il sensore sarà pronto, questo principio potrà essere applicato ad altri virus e contribuire a rilevare e fermare le epidemie in una fase precoce”.
Jing Wang, inventore
Per dimostrare quanto sia affidabile il nuovoil sensore rileva l'attuale virus COVID-19, i ricercatori lo hanno testato con un virus molto vicino: SARS-CoV. Questo è un virus che è scoppiato nel 2003 e ha causato una pandemia di SARS. Due virus - SARS-CoV e SARS-CoV2 - differiscono leggermente nel loro RNA. E il controllo è andato a buon fine.