Un nuovo strumento per monitorare il COVID-19 potrebbe un giorno essere proprio sotto il tuo naso. I ricercatori dell'Università della California di San Diego stanno sviluppando una striscia reattiva che cambia colore che può essere incollata su una maschera e utilizzata per rilevare il SARS-CoV-2 nel respiro o nella saliva di un utente.

Il progetto, che ha ricevuto 1,3 milioni di dollari dal National Institutes of Health, ha lo scopo di fornire semplici, sorveglianza conveniente e affidabile per le infezioni da COVID-19 che può essere eseguita quotidianamente e facilmente implementata in ambienti poveri di risorse. Fa parte del programma Rapid Acceleration of Diagnostics Radical (RADx-rad) del NIH per COVID-19.

"In molti modi, le maschere sono il sensore "indossabile" perfetto per il nostro mondo attuale, " ha detto Jesse Jokerst, professore di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering e capo ricercatore principale del progetto. "Stiamo prendendo ciò che molte persone già indossano e li riproponiamo, in modo da poter identificare rapidamente e facilmente nuove infezioni e proteggere le comunità vulnerabili".

Il team creerà strisce reattive, o adesivi, che può essere indossato su qualsiasi maschera (N95, chirurgico o panno). Saranno progettati per rilevare la presenza di molecole che scindono le proteine, chiamate proteasi, che sono prodotti dall'infezione con il virus SARS-CoV-2.

L'idea è che mentre l'utente respira attraverso la maschera, le particelle, comprese le proteasi SARS-CoV-2 se l'utente è infetto, si accumuleranno nella striscia reattiva. A fine giornata o durante un cambio maschera, l'utente condurrà il test. La striscia reattiva è dotata di un blister che l'utente dovrà spremere, rilasciando nanoparticelle che cambiano colore in presenza delle proteasi SARS-CoV-2. Una linea di controllo sulla striscia reattiva mostrerà come dovrebbe apparire un risultato positivo. Sarebbe come controllare i risultati di un test di gravidanza a casa.

Jokerst osserva che le strisce non sono destinate a sostituire gli attuali protocolli di test COVID-19.

"Pensa a questo come a un approccio di sorveglianza, come avere un rilevatore di fumo in casa, " ha detto. "Questo starebbe semplicemente in sottofondo ogni giorno e se viene attivato, allora sai che c'è un problema ed è allora che lo esamineresti con test più sofisticati, "

Le strisce reattive possono essere facilmente prodotte in serie tramite l'elaborazione roll-to-roll. Ciò manterrebbe i costi a pochi centesimi per striscia. "Vogliamo che questo sia abbastanza conveniente per i test quotidiani, " ha detto Jokerst. Ciò consentirebbe strutture ad alto rischio come case famiglia, prigioni, cliniche di dialisi e rifugi per senzatetto per monitorare le nuove infezioni prima e più frequentemente per ridurre la diffusione, Egli ha detto.

Jokerst sta collaborando con i ricercatori della UC San Diego School of Medicine per testare le strisce prima su campioni di saliva positivi al COVID-19, poi su pazienti e operatori sanitari del Veterans Affairs San Diego Healthcare System.

I co-investigatori della squadra sono William Penny, professore di medicina clinica, e cardiologo presso VA San Diego Healthcare System, Luisa Laurent, professore di ostetricia, ginecologia e scienze riproduttive, e Rob Knight, professore di pediatria, bioingegneria e informatica e ingegneria, e direttore del Center for Microbiome Innovation presso l'UC San Diego.

Potenziale strumento contro future epidemie

Questa tecnologia può tradursi in future epidemie di coronavirus, ha detto Jokerst. "Le proteasi che stiamo rilevando qui sono le stesse presenti nelle infezioni con il virus SARS originale del 2003 e il virus MERS, quindi non sarebbe troppo difficile immaginare che potremmo ancora beneficiare di questo lavoro in seguito se dovessero emergere future pandemie".

E anche con gli sforzi di vaccinazione in corso, questo approccio di sorveglianza potrebbe essere implementato in parti del mondo in cui i vaccini non sono ancora disponibili o la distribuzione è ancora limitata.

Approccio della scienza dei materiali alla sicurezza delle mascherine

Oltre a questo lavoro, Jokerst e il suo team, in collaborazione con il professore di nanoingegneria della UC San Diego Ying Shirley Meng, hanno condotto ricerche approfondite sulle maschere per rispondere a una domanda scottante emersa all'inizio della pandemia:i respiratori N95 possono essere riutilizzati in sicurezza dopo essere stati disinfettati?

La risposta, hanno trovato, è sì.

Dall'inizio della pandemia di COVID-19, gli operatori sanitari hanno dovuto far fronte alla carenza di dispositivi di protezione individuale. Ricercatori e centri medici negli Stati Uniti hanno trovato modi per decontaminare e riutilizzare i respiratori N95 per aiutare a proteggere gli operatori sanitari mentre prestano servizio in prima linea. Jokerst, Meng e colleghi volevano esplorare esattamente quanto fossero sicuri ed efficaci i respiratori per il riutilizzo.

Un documento che descrive in dettaglio questo lavoro è stato pubblicato in Materiali e interfacce applicati ACS . Dottorato di ricerca in scienze dei materiali della UC San Diego lo studente Wonjun Yim è il primo autore dello studio.

I ricercatori dell'UC San Diego hanno studiato le proprietà della scienza dei materiali dei respiratori N95 e KN95 prima e dopo la decontaminazione:il processo prevedeva il riscaldamento dei respiratori in un forno a 70 C (158 F) per 30 minuti alla volta, tre volte in totale. Hanno usato un apparato di filtraggio per contare quante particelle nell'aria vengono catturate dai respiratori. Hanno anche esaminato le fibre dei respiratori al microscopio elettronico.

Il team ha scoperto che dopo il trattamento termico, i respiratori sono stati in grado di filtrare il 90% delle particelle sospese nell'aria, un piccolo calo rispetto alla loro valutazione originale di 95. Inoltre non hanno visto cambiamenti nella struttura, densità o larghezza delle fibre.

"Queste maschere sono più riutilizzabili di quanto la gente pensi. Questa è una buona conoscenza da avere, sapere che questi offrono ancora una protezione significativa dopo essere stati riscaldati più volte, "Ha detto Joker.

"Le persone in questo momento non capiscono cosa succede quando respiri su un pezzo di stoffa tutto il giorno, ", ha detto. "Questi studi getteranno le basi per farci pensare a come possiamo usare le nostre maschere in modi più sicuri e intelligenti".