Il Dipartimento di Fisica Applicata e la Divisione Interdisciplinare di Ingegneria Biomedica dell'Università Politecnica di Hong Kong hanno sviluppato congiuntamente un nuovo nano biosensore per il rilevamento rapido dell'influenza e di altri virus.

La nuova invenzione di PolyU utilizza un metodo ottico chiamato processo di trasferimento di energia di risonanza di luminescenza (LRET) di conversione per il rilevamento di virus ultrasensibile. Si tratta di semplici procedure operative, riducendo significativamente la sua durata del test da circa 1-3 giorni a 2-3 ore, rendendolo più di 10 volte più veloce rispetto ai metodi clinici tradizionali. Il suo costo è di circa HK $ 20 per campione, che è inferiore dell'80% rispetto ai metodi di prova tradizionali. La tecnologia può essere ampiamente utilizzata per il rilevamento di diversi tipi di virus, gettando nuova luce sullo sviluppo del low cost, rilevamento rapido e ultrasensibile di diversi virus.

I metodi biologici tradizionali per il rilevamento del virus dell'influenza includono l'analisi genetica, la reazione a catena della polimerasi a trascrizione inversa (RT-PCR) e il test di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) utilizzato in immunologia. Però, La RT-PCR è costosa e richiede tempo, mentre la sensibilità per ELISA è relativamente bassa. Tali limitazioni li rendono difficili per l'uso clinico come strumento diagnostico di prima linea e in loco per il rilevamento di virus, spianando la strada allo sviluppo da parte di PolyU del nuovo biosensore di nanoparticelle di conversione che utilizza la tecnica luminescente nel rilevamento dei virus.

I ricercatori di PolyU hanno sviluppato un biosensore basato su una tecnica luminescente che funziona come due pezzi di magnete abbinati con forza di attrazione. Implica lo sviluppo di nanoparticelle di upconversion (UCNP) coniugate con un oligo sonda le cui coppie di basi del DNA sono complementari a quelle dell'oligo del virus influenzale delle nanoparticelle d'oro (AuNP). Data la natura complementare delle coppie di basi del DNA dell'oligo della sonda UCNP e dell'oligo del virus dell'influenza degli AuNP, funzionano come due calamite abbinate, che sarebbero attratti insieme a causa della forza di attrazione. Questo processo è anche chiamato ibridazione oligo. Dopo essere stato illuminato da una penna laser portatile nel vicino infrarosso, gli UCNP emettono luce verde visibile agli occhi mentre gli AuNP assorbirebbero la luce verde. Si può facilmente quantificare la concentrazione del virus influenzale mirato misurando la diminuzione dell'intensità della luce verde.

Inizialmente, I ricercatori PolyU hanno utilizzato LRET upconversion per il rilevamento di virus ultrasensibili nel sistema in fase liquida. Il team di ricerca ha ulteriormente migliorato la sensibilità del metodo di rilevamento luminescente utilizzando un sistema a membrana nanoporosa in fase solida (NAAO) per il rilevamento dei virus. Poiché la membrana NAAO è costituita da molti canali cavi, consentono più spazio per l'ibridazione dell'oligo, aumentando significativamente la sua sensibilità di oltre 10 volte rispetto al sistema in fase liquida, dimostrato da rilevamento clinico utilizzando campioni di virus inattivati.

Non solo il design e il funzionamento dell'invenzione di PolyU sono semplici, non richiede strumenti costosi e sofisticate capacità operative, con la sua sensibilità paragonabile ai metodi clinici tradizionali. Rispetto alla tecnica luminescente di conversione verso il basso convenzionale, provoca un basso danno ai materiali genetici e non induce fluorescenza di fondo. Inoltre, poiché ogni virus ha una sequenza genetica unica, i ricercatori sarebbero in grado di progettare una sonda complementare una volta nota la sequenza genetica del virus mirato. In altre parole, la tecnologia LRET upconversion può essere ampiamente utilizzata per il rilevamento di diversi tipi di virus semplicemente modificando la sonda di cattura degli UCNP.

I relativi risultati sono stati recentemente pubblicati in ACS Nano e Piccolo , due riviste leader nella ricerca sui nanomateriali. Con il sostegno del Programma di supporto all'innovazione e alla tecnologia, il team di ricerca continuerà a migliorare il nano biosensore per il rilevamento rapido dei virus, che include l'aumento della sua sensibilità e specificità, e lo sviluppo di una matrice per il rilevamento di più virus influenzali su un'unica piattaforma di test.