Gli scienziati dell'EPFL hanno sviluppato un metodo per aumentare la sensibilità dei test di rilevamento rapido come quelli utilizzati per il nuovo coronavirus. I risultati del loro studio di fattibilità sono stati appena pubblicati in Nano lettere .

I test di gravidanza e i test di rilevamento rapido per il nuovo coronavirus funzionano allo stesso modo. Contengono una superficie, solitamente in metallo, sulla quale i nanosensori chimici rilevano composti specifici in un campione di urina, saliva o sangue che indicano la presenza di una determinata proteina o parte di un virus. "I test risultano positivi se i loro sensori entrano in contatto con il composto target, "dice Olivier Martin, capo del laboratorio di nanofotonica e metrologia dell'EPFL, all'interno della Facoltà di Ingegneria.

Questo meccanismo biologico è invisibile ad occhio nudo, ma la struttura del metallo lo rende capace di interagire con la luce, creando disturbi nel movimento della luce. "Questi disturbi sono ciò che ci dice che un sensore sulla superficie metallica è entrato in contatto con il composto bersaglio, " dice Martin. "Il processo crea un'onda ottica, che si propaga e appare come una linea rossa su un test di gravidanza, per esempio." Il suo team ha lavorato con gli scienziati del Bionanophotonic Systems Laboratory dell'EPFL, guidato da Hatice Altug, per rendere la tecnologia più sensibile ed efficace. I loro risultati sono stati appena pubblicati in Nano lettere .

Usare il silicio come cassa di risonanza

Per condurre i loro esperimenti, gli scienziati hanno utilizzato l'alluminio per la superficie metallica su cui sono posizionati i nanosensori. Appena sotto l'alluminio hanno aggiunto uno strato di silicio, che non conduce elettricità. "Il silicio si comporta come una cassa armonica, "dice Martin. "Immagina un timpano:la sua superficie vibra quando un batterista lo colpisce, ed è la cassa armonica sottostante che ci fa sentire le vibrazioni. Nel nostro sistema, lo strato di silicio funge da risonatore e amplifica la reazione del metallo, rendendo il sistema più sensibile. Ciò significa che possiamo rilevare proteine ​​più piccole o concentrazioni più piccole di virus".

Un panino nanometrico

Il loro sistema a sandwich funziona su scala nanometrica. Ma perché hanno deciso di sviluppare una tecnologia così in miniatura? "Dobbiamo operare sulla stessa scala degli oggetti che vogliamo rilevare, in questo caso, proteine ​​e virus. Anche, la risposta ottica è diversa a seconda della scala che stiamo usando. Una barra d'argento può sembrare grigia per noi, ma su scala nanometrica, le particelle d'argento appaiono effettivamente blu, "dice Martino.

Questa è la prima volta che gli scienziati hanno sviluppato un sistema di test medici accoppiando un metallo con un isolante elettrico. "Abbiamo formule per progettare nanostrutture per metalli e per materiali dielettrici, ma dobbiamo ancora trovarne uno che combini i due, " afferma Martin. "Sviluppare la nostra tecnologia sandwich è stata una vera sfida. Successivamente abbiamo in programma di sperimentare con altri metalli, che darà luogo a nuove sfide. Dobbiamo anche ottimizzare la struttura del nostro dispositivo in modo che la risonanza ottica sia la più forte possibile".