Un render che schematizza il funzionamento del biosensore. Credit: ACS Nano
in foto: Un render che schematizza il funzionamento del biosensore. Credit: ACS Nano

Sviluppato un rivoluzionario biosensore in grado di rilevare il coronavirus SARS-CoV-2 in meno di un minuto direttamente dal tampone rino-faringeo, senza necessità di trattare il campione biologico da analizzare, come avviene per i metodi tradizionali. Il test diagnostico, che ancora necessita degli opportuni perfezionamenti in termini di sensibilità, è stato messo a punto da un team di ricerca coreano guidato da scienziati del Korea Basic Science Institute di Cheongju, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Korea Research Institute of Chemical Technology di Daejon, dell'Università della Scienza e della Tecnologia (UST), dell'Istituto di Tossicologia coreano e della Scuola di Medicina dell'Università Nazionale Jeonbuk.

Gli scienziati, coordinati dai professori Edmond Changkyun Park e Seung Il Kim, hanno deciso di sviluppare un test diagnostico ultrarapido per la COVID-19 (l'infezione scatenata dal coronavirus) per ovviare ai limiti dei metodi tradizionali, che possono richiedere diverse ore per fornire un risultato. La maggior parte dei test attualmente disponibili si basa su una tecnica chiamata reazione a catena della trascrizione-polimerasi inversa in tempo reale (RT-PCR), in grado di rilevare l'RNA virale in circa 3 ore dopo l'apposito trattamento del campione biologico. Recentemente scienziati dell’Università della Scienza e della Tecnologia di Hong Kong (HKUST) hanno sviluppato un test diagnostico in grado di rilevare il patogeno in meno di 40 minuti e di elaborare 8 campioni contemporaneamente, ma il team guidato da Changkyun Park e Il Kim voleva andare ancora oltre, provando a sviluppare un test ancora più efficace.

Per raggiungere questo risultato hanno messo a punto un biosensore basato su un transistor ad effetto di campo o FET (field-effect transistor). In parole semplici, si tratta di foglio di grafene ad alta conduttività, sopra il quale gli scienziati hanno “spalmato” uno strato di anticorpi in grado di riconoscere la Proteina S (Spike) del coronavirus, quella che il patogeno sfrutta per legarsi al recettore ACE2 delle cellule umane, scardinare la parete cellulare e riversarsi all'interno, dando vita al processo di replicazione e dunque all'infezione potenzialmente fatale. Il biosensore FET, quando entra in contatto con la proteina Spike del coronavirus la riconosce e determina un cambiamento nella corrente elettrica, il segnale che indica la positività del campione e dunque la presenza dell'infezione.

Gli scienziati hanno testato il biosensore con proteine Spike in concentrazioni di 1 fg/mL all'interno di una soluzione salina tamponata con fosfato; con campioni di SARS-CoV-2 coltivati in laboratorio e con campioni clinici prelevati da pazienti affetti da COVID-19. In tutti i casi il test diagnostico è riuscito a rilevare il patogeno, manifestando la variazione nella tensione elettrica. Ciò nonostante, allo stato attuale dello sviluppo il test risulta meno sensibile rispetto al tradizionale RT-PCR, dalle due alle quattro volte, pertanto dovrà essere ulteriormente perfezionato prima dell'eventuale immissione in commercio. Gli scienziati sono comunque ottimisti. I dettagli sul rivoluzionario biosensore sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica ACS-Nano.