Quando il COVID-19 attacca, il sistema immunitario produce una citochina, o proteine, chiamato interleuchina-6 (IL-6), le cui concentrazioni possono offrire informazioni vitali sul livello e sullo stadio dell'infezione di un paziente.

Ma misurare l'indicatore critico è stato estremamente impegnativo, data la sua presenza quasi impercettibile nello stufato biologico che compone il sangue umano. La tecnologia esistente non è stata sufficientemente accurata o sensibile per misurare le concentrazioni di IL-6 abbastanza bene da essere affidabile, soprattutto a basse concentrazioni.

Ora i ricercatori della McMaster University e della SQI Diagnostics hanno creato una superficie che respinge ogni altro elemento del sangue umano tranne la citochina critica, aprendo una finestra tempestiva per comprendere l'andamento del COVID-19 nei singoli pazienti.

I ricercatori di McMaster stanno lavorando per adattare la tecnologia alle piattaforme di test esistenti dell'azienda di Toronto, nella speranza di trasferirlo in uso clinico il prima possibile. La stessa tecnologia di biorilevamento può essere utilizzata anche per misurare altre malattie infettive e non infettive, compresi alcuni tumori.

L'innovativo rivestimento superficiale è realizzato per respingere ogni componente del sangue e altri fluidi complessi come l'urina, ma è punteggiato da isole microscopiche di molecole che attraggono IL-6, rendendo possibile rilevare e misurare IL-6 con precisione e sensibilità senza precedenti, a concentrazioni di appena 0,5 picogrammi per ml, o mezzo trilionesimo di grammo per ml, rendendolo molto più sensibile della tecnologia esistente.

È l'ultima applicazione della tecnologia delle superfici intelligenti che emerge dal laboratorio di Tohid Didar, un professore di ingegneria meccanica presso McMaster che è stato recentemente coinvolto in progetti per creare un tag reattivo per imballaggi alimentari che indica la presenza di agenti patogeni nocivi, una forma di involucro che può respingere i batteri resistenti agli antimicrobici e un rivestimento per impianti chirurgici che può respingere l'infezione mentre attira le cellule che promuovono l'integrazione con i tessuti circostanti.

"Ci sono così tante possibilità per queste superfici intelligenti. Possiamo crearle per respingere tutto, oppure possiamo progettarli per interagire in molti modi vantaggiosi, " Didar dice. "Ecco, stiamo cercando qualcosa, e solo quella cosa, e questo ci permette di separarlo da tutto il resto in un ambiente molto complesso".

La nuova superficie intelligente per il rilevamento di IL-6 può essere stampata a buon mercato all'interno delle provette e su altre piattaforme utilizzate nei test diagnostici. Dopo che un campione di sangue è stato esposto alla superficie e rimosso, l'IL-6 catturato può essere facilmente misurato.

"La tecnologia era difficile da creare, ma è facile da usare in molte applicazioni, anche nei kit di test già esistenti, ", afferma il co-autore Amid Shakeri, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Didar. "Sono molto felice che possiamo effettivamente essere coinvolti in qualcosa che potrebbe essere importante per l'umanità, e sono fiducioso che possiamo ottenere questo in contesti clinici molto presto".

"La nostra partnership con la McMaster University ha aperto un percorso innovativo verso un design di produzione a basso costo per consentire una diagnostica conveniente e accurata, soprattutto per i test nella pandemia di COVID-19", ha affermato il dott. Eric Brouwer, Direttore Scientifico di SQI Diagnostics.

Un articolo che introduce la tecnologia è pubblicato oggi sulla rivista Piccolo .