La reazione a catena della trascrizione inversa-polimerasi (RT-PCR) è stata il gold standard per la diagnosi durante la pandemia di COVID-19. Però, la parte PCR del test richiede voluminosi, macchine costose e richiede circa un'ora per essere completata, rendendo difficile diagnosticare rapidamente qualcuno in un sito di test. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS Nano hanno sviluppato un chip plasmofluidico in grado di eseguire la PCR in soli otto minuti circa, che potrebbe accelerare la diagnosi durante le pandemie attuali e future.

La diagnosi rapida di COVID-19 e di altre malattie virali altamente contagiose è importante per un'assistenza medica tempestiva, messa in quarantena e tracciamento dei contatti. Attualmente, RT-PCR –– che utilizza enzimi per invertire la trascrizione inversa di piccole quantità di RNA virale nel DNA, e quindi amplificare il DNA in modo che possa essere rilevato da una sonda fluorescente –– è il metodo diagnostico più sensibile e affidabile. Ma poiché la parte PCR del test richiede 30-40 cicli di riscaldamento e raffreddamento in macchine speciali, ci vuole circa un'ora per eseguire, e i campioni devono in genere essere inviati a un laboratorio, il che significa che un paziente di solito deve aspettare un giorno o due per ricevere la diagnosi. Ki-Hun Jeong e colleghi volevano sviluppare un chip PCR plasmofluidico in grado di riscaldare e raffreddare rapidamente minuscoli volumi di liquidi, consentendo una diagnosi accurata al punto di cura in una frazione del tempo.

I ricercatori hanno ideato un chip di polidimetilsilossano delle dimensioni di un francobollo con una matrice di microcamere per le reazioni PCR. Quando una goccia di campione viene aggiunta al chip, un vuoto tira il liquido nelle microcamere, che sono posizionati sopra nanopilastri di vetro con nanoisole d'oro. Eventuali microbolle, che potrebbe interferire con la reazione PCR, diffondersi attraverso una parete permeabile all'aria. Quando si accende un LED bianco sotto il chip, le nanoisole d'oro sui nanopilastri convertono rapidamente la luce in calore, e poi raffreddare rapidamente quando la luce è spenta. I ricercatori hanno testato il dispositivo su un pezzo di DNA contenente un gene SARS-CoV-2, realizzare 40 cicli di riscaldamento e raffreddamento e rilevamento della fluorescenza in soli cinque minuti, con altri tre minuti per il caricamento del campione. L'efficienza di amplificazione è stata del 91%, mentre un processo PCR convenzionale comparabile ha un'efficienza del 98%. Con il passaggio della trascrittasi inversa aggiunto prima del caricamento del campione, l'intero tempo di test con il nuovo metodo potrebbe richiedere da 10 a 13 minuti, rispetto a circa un'ora per i tipici test RT-PCR. Il nuovo dispositivo potrebbe fornire molte opportunità per una rapida diagnostica point-of-care durante una pandemia, dicono i ricercatori.