Le malattie respiratorie virali sono facilmente trasmissibili e possono diffondersi rapidamente in tutto il mondo, provocando danni significativi. La pandemia di COVID-19 in corso ne è una testimonianza. Anche in passato, altri virus hanno causato massicce epidemie di malattie respiratorie:per esempio, un sottotipo del virus dell'influenza, il virus H1N1 di tipo A, era responsabile dell'influenza spagnola e delle epidemie di influenza suina. Così, per prevenire tali crisi sanitarie in futuro, una diagnosi tempestiva e accurata di questi virus è fondamentale. Questo è esattamente ciò su cui hanno cercato di lavorare i ricercatori coreani, nel loro nuovissimo studio.

Ormai da diversi decenni, I test basati sulla reazione a catena della polimerasi (PCR) sono stati il ​​gold standard per la rilevazione dei virus dell'influenza. E mentre questi test sono altamente sensibili, possono richiedere reagenti costosi e protocolli complicati. Un'alternativa potenzialmente migliore può essere lo "scattering Raman con superficie migliorata" (SERS). I test basati su SERS funzionano depositando un campione liquido su un materiale di substrato con una superficie di metallo nobile nanostrutturato. Le particelle virali dei campioni vengono rilevate quando si ibridano con "aptameri" legati al substrato " molecole che possono legarsi a specifiche molecole bersaglio. Questo legame viene rilevato visivamente come un cambiamento di "intensità del segnale, " che diminuisce all'aumentare della carica virale a causa di cambiamenti conformazionali sul substrato. Tuttavia, uno dei principali svantaggi di questi saggi è la scarsa riproducibilità dei segnali provenienti da giunzioni calde eterogenee (regioni ad alta densità di elettroni che contribuiscono ai segnali).

Nel tentativo di vincere questa sfida, i suddetti ricercatori della Chung-Ang University e del Korea Institute of Materials Science, guidato dal professor Jaebum Choo, progettato un nuovo substrato plasmonico 3-D "nano-popcorn". Parlando del significato del loro studio pubblicato in Biosensori e Bioelettronica , Il prof Choo dice, "Malattia infettiva, causata da influenza respiratoria, SARS, MER, e virus SARS-2, possono diffondersi periodicamente e rappresentano una minaccia per la salute globale. Il nostro approccio aptasensor basato su SERS fornisce una nuova piattaforma diagnostica per le malattie infettive respiratorie in futuro".

Nel loro disegno, gli scienziati hanno rivestito due strati di particelle d'oro su un substrato polimerico utilizzando l'evaporazione termica in sequenza. I due strati sono stati separati mediante trattamento con un composto chiamato "perfluorodecantiolo:(PFDT). La differenza di energia tra il PFDT e lo strato d'oro era ciò che ha causato la diffusione degli ioni d'oro in superficie, formando nanoparticelle che appaiono come "popcorn" uniformemente distanziati. Questa disposizione ha rafforzato collettivamente l'intensità del segnale che è stata prodotta, generando più "punti caldi" sul substrato.

Gli scienziati hanno quindi valutato le prestazioni del test utilizzando diverse concentrazioni del virus H1N1. Hanno rilevato con successo diverse cariche virali in soli 20 minuti e da un volume minuto di 3 μL (3 microlitri:un 1000 ^ns parte di 3 ml). Inoltre, il sistema potrebbe anche classificare accuratamente diversi ceppi di virus influenzali e rilevare i virus H1N1 con una sensibilità tre volte superiore a quella dei test ELISA utilizzati di routine. Non solo questo, il saggio è risultato altamente riproducibile. Soddisfatto dei risultati, Il prof. Choo afferma, "Il nostro sistema di analisi ha consentito l'analisi ultrasensibile e affidabile del virus dell'influenza. Un tale metodo consentirebbe una diagnosi precoce, facilitare l'inizio del trattamento antivirale, e fornire sorveglianza delle infezioni, in particolare per quelli ad alto rischio di complicanze legate al virus".

Infatti, il team è fiducioso che i loro risultati possano, un giorno, essere utilizzato per combattere l'attuale pandemia. Il prof. Choo dice, "Stiamo attualmente sviluppando un aptasensore basato su SERS per la diagnosi rapida del coronavirus da campioni respiratori umani. Stiamo anche sviluppando un nuovo approccio diagnostico per differenziare tra virus dell'influenza A e coronavirus".

Auspicabilmente, il nuovo test "nano-popcorn" può aiutare a combattere molte importanti crisi sanitarie in futuro.