Per favorire una rapida diagnosi di Covid-19, un team di ricerca americano ha messo a punto una mascherina dotata di biosensori che consente di avere un rapido feedback sulla presenza di agenti patogeni, come il virus SARS-CoV-2. I ricercatori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard e del Massachusetts Institute of Technology hanno trovato un modo per incorporare dei biosensori nei tessuti per favorire un rilevamento rapido ed accurato del SARS-CoV-2, di altri agenti patogeni e di tossine.
Il loro lavoro di ricerca è stato presentato sulla rivista “Nature Biotechnology” dove si illustrano le potenzialità di questo dispositivo capace di analizzare il respiro. I biosensori possono essere regolati individualmente per avvisare chi li indossa non appena vengono rilevati determinati virus, agenti patogeni o tossine. Si tratta di una rivoluzionaria tecnologia, sviluppata dal gruppo di lavoro americano, che vuole produrre una mascherina dotata di biosensori che rileva nel respiro il virus del Covid-19. I biosensori integrati si attivano premendo un pulsante ed analizzano il respiro di chi indossa il dispositivo, così possono rilevare entro 90 minuti se il soggetto ha contratto l’infezione da SARS-CoV-2.
La mascherina dotata di biosensori per rilevare il Covid-19
Secondo il gruppo di lavoro, l’accuratezza è paragonabile ai risultati di un test PCR. “Abbiamo ridotto un intero laboratorio diagnostico a un piccolo sensore sintetico basato sulla biologia che funziona con qualsiasi maschera facciale e combina l’elevata precisione dei test PCR con la velocità ed il basso costo dei test antigenici” – ha spiegato Peter Nguyen, uno degli autori dello studio. “Oltre alle mascherine, i nostri biosensori programmabili possono essere integrati in altri capi di abbigliamento per rilevare sostanze pericolose come virus, batteri, tossine e sostanze chimiche nell’ambiente durante gli spostamenti” – ha aggiunto Nguyen.
I ricercatori si sono detti soddisfatti del biosensore SARS-CoV-2, sviluppato nel corso di tre anni di ricerca, che si basa su una tecnologia innovativa: le cellule leggono il DNA e producono determinati RNA e proteine nel processo. Queste cellule sono liofilizzate e si attivano quando entrano in contatto con l’acqua. Questi elementi biologici possono essere immagazzinati per lunghi periodi di tempo, e possono essere dotati di circuiti sintetici che tramutano le reazioni delle cellule in un segnale percettibile quando vengono attivati.
Questa innovativa tecnologia è stata impiegata per la prima volta nel 2015 durante l’epidemia di Zika, quando dei biosensori si sono integrati su un pezzo di carta per creare un tipo di strumento diagnostico portatile ed economico per rilevare il virus. Nel caso della mascherina che rileva il Covid-19 si sono utilizzati dei biosensori di una tecnologia più sofisticata.
Come funzionano i biosensori capaci di riconoscere il SARS-CoV-2
Luis Soenksen, il primo coautore dello studio con orgoglio ha annunciato: “Volevamo dare un contributo alla lotta globale contro il virus ed abbiamo avuto l’idea di integrare i biosensori nelle maschere facciali per rilevare SARS-CoV-2”.
Il progetto ha permesso di programmare dei biosensori capaci di riconoscere il SARS-CoV-2: basta solo premere un pulsante della mascherina che a sua volta rilascia una piccola quantità d’acqua che attiva i biosensori. Quando i sensori entrano in contatto con il virus del Coronavirus si attiva una reazione: la membrana del virus viene aperta e l’RNA viene esposto.
Dopo questa prima risposta si registra una seconda reazione: si formano delle copie di un gene specifico nella proteina Spike del virus. Queste copie a loro volta sono rilevate da una terza reazione, che consiste nell’attivazione del segnale che identifica la presenza del virus. I soggetti vengono in questo modo informati con una modalità che ricalca il principio alla base di un comune test di gravidanza: si segnala se il SARS-CoV-2 è presente o no nel loro respiro.
Il professor Jim Collins, autore senior dello studio, ha riassunto la ricerca precisando: “Questo lavoro dimostra che la nostra tecnologia di biologia sintetica liofilizzata e priva di cellule funziona sugli indumenti e può essere sfruttata per nuove applicazioni diagnostiche, incluso lo sviluppo di una diagnosi di maschera facciale”.
Il team di studio ha ribadito che questi biosensori rappresentano la prima opzione di test portatile, facile da usare e che funziona a temperatura ambiente, un test che consente uno screening rapido assicurando l’accuratezza di un test PCR. Questa tecnologia può essere trasferita anche ad altri agenti patogeni come ad esempio ai virus dell’influenza.