Un sensore COVID-19 sviluppato presso la Johns Hopkins University potrebbe rivoluzionare i test dei virus aggiungendo precisione e velocità a un processo che ha frustrato molti durante la pandemia.In un nuovo studio pubblicato oggi su Nano Letters, i ricercatori descrivono il nuovo sensore, che non richiede la preparazione del campione e la minima esperienza dell'operatore, offrendo un forte vantaggio rispetto ai metodi di test esistenti, in particolare per i test su tutta la popolazione."La tecnica è semplice come mettere una goccia di saliva sul nostro dispositivo e ottenere un risultato negativo o positivo", ha affermato Ishan Barman, professore associato di ingegneria meccanica, che insieme a David Gracias, professore di ingegneria chimica e biomolecolare, sono autori senior dello studio.“La novità chiave è che questa è una tecnica senza etichetta, il che significa che non sono necessarie ulteriori modifiche chimiche come l'etichettatura molecolare o la funzionalizzazione degli anticorpi.Ciò significa che il sensore potrebbe eventualmente essere utilizzato in dispositivi indossabili".Barman afferma che la nuova tecnologia, che non è ancora disponibile sul mercato, affronta i limiti dei due tipi più utilizzati di test COVID-19: PCR e test rapidi.I test PCR sono estremamente accurati, ma richiedono una complicata preparazione del campione, con risultati che richiedono ore o addirittura giorni per essere elaborati in laboratorio.D'altra parte, i test rapidi, che cercano l'esistenza di antigeni, hanno meno successo nel rilevare infezioni precoci e casi asintomatici e possono portare a risultati errati.Il sensore è sensibile quasi quanto un test PCR e conveniente quanto un test antigenico rapido.Durante i test iniziali, il sensore ha dimostrato un'accuratezza del 92% nel rilevare SARS-COV-2 nei campioni di saliva, paragonabile a quella dei test PCR.Il sensore è stato anche molto efficace nel determinare rapidamente la presenza di altri virus, inclusi H1N1 e Zika.Il sensore si basa su litografia a nanoimpronta su vasta area, spettroscopia Raman con superficie migliorata (SERS) e apprendimento automatico.Può essere utilizzato per test di massa in formati di chip usa e getta o su superfici rigide o flessibili.La chiave del metodo è l'array FEMIA (Metal Insulator Antenna) flessibile e di ampia area sviluppato dal laboratorio Gracias.Il campione di saliva viene posizionato sul materiale e analizzato utilizzando la spettroscopia Raman con superficie migliorata, che utilizza la luce laser per esaminare come vibrano le molecole del campione esaminato.Poiché il FEMIA nanostrutturato rafforza in modo significativo il segnale Raman del virus, il sistema può rilevare rapidamente la presenza di un virus, anche se nel campione sono presenti solo piccole tracce.Un'altra importante innovazione del sistema è l'uso di algoritmi avanzati di apprendimento automatico per rilevare firme molto sottili nei dati spettroscopici che consentono ai ricercatori di individuare la presenza e la concentrazione del virus."Il rilevamento ottico senza etichetta, combinato con l'apprendimento automatico, ci consente di avere un'unica piattaforma in grado di testare un'ampia gamma di virus con maggiore sensibilità e selettività, con un turnaround molto rapido", ha affermato l'autrice principale Debadrita Paria, che ha lavorato su la ricerca come borsista post-dottorato in Ingegneria Meccanica.Il materiale del sensore può essere posizionato su qualsiasi tipo di superficie, dalle maniglie delle porte e gli ingressi degli edifici alle maschere e ai tessuti."Utilizzando lo stato dell'arte della fabbricazione di nanoimprint e della stampa a trasferimento abbiamo realizzato una nanofabbricazione altamente precisa, sintonizzabile e scalabile di substrati di sensori COVID rigidi e flessibili, che è importante per l'implementazione futura non solo sui biosensori basati su chip ma anche sui dispositivi indossabili", ha affermato Grazia.Dice che il sensore potrebbe essere potenzialmente integrato con un dispositivo di test portatile per proiezioni veloci in luoghi affollati come aeroporti o stadi."La nostra piattaforma va oltre l'attuale pandemia di COVID-19", ha affermato Barman.“Possiamo utilizzarlo per test ampi contro diversi virus, ad esempio per distinguere tra SARS-CoV-2 e H1N1 e persino varianti.Questo è un problema importante che non può essere affrontato prontamente dagli attuali test rapidi”.Il team continua a lavorare per sviluppare e testare ulteriormente la tecnologia con i campioni dei pazienti.Johns Hopkins Technology Ventures ha richiesto i brevetti sulla proprietà intellettuale ad essa associata e il team sta perseguendo opportunità di licenza e commercializzazione.Gli autori includono: Kam Sang (Mark) Kwok, uno studente laureato in Ingegneria Chimica e Biomolecolare;Piyush Raj, uno studente laureato;e Peng Zheng, un borsista post-dottorato in Ingegneria Meccanica.La ricerca è stata supportata dal programma Early-concept Grants for Exploratory Research (EAGER) della National Science Foundation e dal premio New Innovator del National Institute of Health Director.IMMAGINE 1: Il sensore.(Kam Sang Kwok e Aishwarya Pantula/Johns Hopkins University)IMMAGINE 2: Ishan Barman, a sinistra, e David Gracias osservano la firma spettrale misurata dal microscopio Raman, in primo piano, e scoperta dall'algoritmo di apprendimento automatico.(Will Kirk/Johns Hopkins University.)I comunicati stampa della Johns Hopkins University sono disponibili online, così come le informazioni per i giornalisti.Per organizzare un colloquio con un esperto della Johns Hopkins, contatta un rappresentante dei media sopra elencato.Trova più esperti Johns Hopkins nell'Hub degli esperti e altre storie della Johns Hopkins nell'Hub.29 marzo 2022 Tag: COVID-19, David Gracias, Ishan Barman, Johns Hopkins University, test dei virus Pubblicato in Ingegneria, Salute pubblica© 2022 Johns Hopkins University Baltimora, Maryland 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