Dal CNR un sensore per individuare il morbillo

L’Istituto di Nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa (CNR-Nano) ha ideato un biosensore in grado di individuare il virus del morbillo nella saliva umana.
Al progetto hanno collaborato altri enti pisani: ARCHA srl, il Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Università cittadina, la Scuola Normale Superiore e INTA System srl. Non più grande di una moneta da 1 centesimo, il biosensore riconosce il virus utilizzando onde acustiche di superficie.
Ma come? Lo spiega Marco Cecchini, del CNR-Nano e coordinatore del lavoro: «le onde acustiche di superficie sono una sorta di microterremoto che si propaga lungo la superficie del sensore.
Quando il virus si attacca al sensore, rallenta la velocità di propagazione delle onde rendendo possibile registrare la presenza della molecola.
Abbiamo sfruttato queste onde meccaniche sia per mescolare il campione di fluido che per rivelare il virus e ciò ha permesso di migliorare drasticamente la sensibilità dei nostri sensori rispetto a altri sensori acustici già presenti sul mercato».

Come detto, il sensore è stato pensato per diagnosticare il morbillo, patologia che ancora oggi interessa circa 20 milioni di persone l’anno, soprattutto nei Paesi dell’Africa e dell’Asia, portando a morte parecchi individui: nel 2019 sono stati circa 207 500.
Data la sua presenza in Paesi a basso reddito pro-capite, dove anche le analisi di laboratorio possono essere difficili da ottenere, un biosensore da utilizzare al letto del paziente potrebbe essere una soluzione utile, in particolare per individuare i casi prima che diano il via a delle epidemie.

Il ceppo utilizzato per i test di efficacia di questo sensore è quello del ceppo Edmonston, già usato per lo sviluppo dei vaccini. Il virus è stato quindi aggiunto in concentrazione di 2400 U mL−1 nella saliva di un donatore sano, precedentemente testata per assicurarsi che non contenesse già tracce virali. Parte della saliva è stata conservata invece come controllo.
Il liquido è stato quindi analizzato con il biosensore che si è comportato bene: il legame tra il virus e il sensore determina un cambiamento di densità di superficie che, a sua volta, modifica la velocità di propagazione di un’onda sonora.

Lo studio ha inoltre permesso di evidenziare alcuni aspetti da migliorare. Sebbene sia pensato per il morbillo, il progetto può essere modificato per agire anche verso altri virus, batteri e anche acidi nucleici e proteine.

«Mentre i test convenzionali richiedono l’elaborazione del campione, laboratori dedicati e personale specializzato, questo sensore non richiede particolare elaborazione e può essere impiegato in situazioni dove i test convenzionali non sono praticabili come aeroporti, stazioni, situazioni di emergenza», spiega Mauro Pistello, professore ordinario del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Università di Pisa e direttore della Unità Operativa Virologia della Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana.

In situazioni, quindi, che richiedono tempestività e rapidità. Inoltre, una tecnologia così semplice potrebbe facilitare la gestione di alcune patologie anche nei Paesi poveri, come già detto. Lo studio è stato condotto nell’ambito del progetto Sensor.

(Lo studio: Agostini, M., Lunardelli, F., Gagliardi, M., Miranda, A., Lamanna, L., Luminare, A. G., Gambineri, F., Lai, M., Pistello, M., Cecchini, M., Surface-Acoustic-Wave (SAW) Induced Mixing Enhances the Detection of Viruses: Application to Measles Sensing in Whole Human Saliva with a SAW Lab-On-a-Chip. Adv. Funct. Mater. 2022, 2201958. https://doi.org/10.1002/adfm.202201958)

Stefania Somaré