I test PCR, detti anche test molecolari o test dell'acido nucleico, sono considerati il ​​gold standard nel rilevare la presenza di SARS-CoV-2, il virus che dà origine al COVID-19. Tuttavia, possono richiedere alcuni giorni per l'elaborazione, con conseguente quarantena non necessaria per le persone negative o ritardi per coloro che richiedono la prova del test negativo per viaggi o altri impegni. I test di rilevamento rapido dell'antigene, d'altra parte, sono convenienti, ma meno affidabili dei test PCR.

Per colmare il divario tra accuratezza e praticità, i ricercatori della Penn State hanno sviluppato una piattaforma di test casalinga basata sulla saliva in grado di fornire risultati in 45 minuti. Nei test preliminari, la piattaforma ha rilevato il virus che causa il COVID con lo stesso livello di sensibilità dei test PCR. I loro risultati sono stati pubblicati questa settimana in ACS Sensors.

"I risultati dei test PCR richiedono circa un'ora per essere sviluppati in un laboratorio, ma è necessario tenere conto del tempo necessario per inviare il campione a un laboratorio e affinché il laboratorio lo elabori", ha affermato il ricercatore principale Weihua Guan, professore associato di elettricità ingegneria e di ingegneria biomedica presso il College of Engineering di Penn State. "Volevamo creare una valida alternativa alla PCR per le persone da utilizzare a casa, senza dover sopportare il test nasale invasivo."

Guan e il suo team hanno sviluppato un kit di test delle dimensioni di un palmo, in cui un individuo sputa in una cartuccia e la inserisce nella piattaforma di elaborazione. Entro 45 minuti, i risultati dei test vengono inviati a un'app Android personalizzata sviluppata dai ricercatori.

La piattaforma utilizza l'amplificazione isotermica mediata da loop di trascrizione inversa, o RT-LAMP, per rilevare il virus. Il dispositivo di test riscalda prima la saliva a 203 gradi Fahrenheit, la temperatura alla quale i gusci delle particelle virali si rompono e rilasciano il loro materiale genetico. Il materiale genetico viene quindi miscelato con reagenti preconfezionati in una cartuccia microfluidica. Infine, il campione viene raffreddato a 149 gradi Fahrenheit, innescando un'altra reazione chimica in cui alcune molecole virali vengono moltiplicate in miliardi di copie, facilitando l'identificazione del virus. Se il virus è presente nel campione di saliva, l'utente riceverà un risultato positivo sull'app dello smartphone connesso.

Per testare la configurazione, Guan e il suo team hanno infuso campioni di saliva umana acquistati in commercio con particelle di virus SARS-CoV-2 inattivato e hanno analizzato i campioni attraverso il prototipo. Hanno anche testato un paio di campioni clinici. La piattaforma ha determinato con precisione se ogni campione era positivo o negativo al virus.

"Abbiamo testato centinaia di campioni fittizi e controllato la quantità di particelle di COVID in ciascuno", ha detto Guan. "La nostra piattaforma si è rivelata altamente sensibile alla presenza del virus sia nei campioni simulati che in quelli clinici, con gli standard fissati dal test PCR come benchmark."

I ricercatori hanno affermato che intendono continuare a testare la loro piattaforma con più campioni clinici di COVID attraverso una collaborazione con Yusheng Zhu, direttore medico del Clinical Chemistry and Automated Testing Laboratory presso il Penn State Milton S. Hershey Medical Center.

Oltre a ulteriori test clinici, i ricercatori stanno anche lavorando per migliorare la breve durata di conservazione del test, poiché gli enzimi nel prototipo si degradano a temperatura ambiente entro tre giorni dalla produzione. Il team sta sperimentando la liofilizzazione dei reagenti, un metodo di liofilizzazione di materiale biologico che può prolungare la durata di conservazione degli enzimi. Secondo Guan, i risultati preliminari indicano che il metodo consentirà al test RT-LAMP di durare almeno sei mesi a temperatura ambiente nei negozi o nell'armadietto dei medicinali a casa.

I ricercatori hanno presentato una domanda di brevetto provvisoria sul loro dispositivo e hanno affermato che intendono commercializzarlo, in attesa di test clinici su larga scala e revisione da parte della Food and Drug Administration statunitense.

Suresh V. Kuchipudi, direttore ad interim dell'Animal Diagnostic Laboratory (ADL) della Penn State e Dorothy Foehr Huck e J. Lloyd Huck Chair in Emerging Infectious Diseases, e Michele Yon, tecnologo di ricerca con ADL, hanno acquisito i campioni clinici testati in questo lavoro. Altri contributori includono Zifan Tang, Aneesh Kshirsagar e Tianyi Liu, tutti dottorandi della Penn State in ingegneria elettrica, e Jiarui Cui, uno studente universitario della Penn State in ingegneria elettrica. + Esplora ulteriormente

Prototipo di test della saliva rapido a casa, buono come la RT-PCR