Astratto grafico. Credito:DOI:10.1021/acssensors.1c01350
Un team di scienziati guidato dalla Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) ha creato un dispositivo alimentato a laser in grado di intrappolare e spostare i virus usando la luce.
Il dispositivo, che ha la capacità di manipolare la luce per agire come "pinzette", aiuterebbe nello sviluppo di nuovi approcci alla diagnosi delle malattie e allo studio dei virus, poiché il dispositivo può "spostare" con precisione un singolo virus per colpire una parte particolare di una cella.
Aiuterebbe anche lo sviluppo del vaccino, poiché il dispositivo consente agli scienziati di separare i virus danneggiati o incompleti da un gruppo di migliaia di altri campioni in meno di un minuto, rispetto ai processi attuali che sono noiosi e privi di precisione, hanno affermato gli scienziati.
Il professore associato Eric Yap, della Lee Kong Chian School of Medicine della NTU, un genetista medico che ha co-diretto la ricerca, ha dichiarato:"Il metodo convenzionale per analizzare i virus oggi è studiare una popolazione di migliaia o milioni di virus. Conosciamo solo il loro comportamento medio di un'intera popolazione. Con la nostra tecnologia laser, i singoli virus possono essere studiati individualmente.
"Oltre a diagnosticare malattie, il nostro dispositivo potrebbe essere utilizzato per individuare i valori anomali, ad esempio il raro virus individuale che ha il potenziale per evolversi e creare la prossima ondata di un'epidemia. Questo ci porta in un'era in cui possiamo contemplare la precisione diagnostica a livello di singolo virus."
I ricercatori hanno testato il loro dispositivo noto come chip di manipolazione dei virus digitale sugli adenovirus, che è un gruppo di virus comuni che possono causare sintomi simili al raffreddore, con un diametro compreso tra 90 e 100 nanometri (nm). Sebbene non sia ancora testato sui coronavirus, ha il potenziale per essere utilizzato per la ricerca sul virus SARS-CoV-2, che causa il COVID-19, poiché è di dimensioni simili, con un diametro compreso tra 80 e 120 nm.
Il professor Liu Aiqun, della Scuola di ingegneria elettrica ed elettronica della NTU, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato:"La nostra invenzione utilizza la luce per manipolare i virus in una certa gamma di dimensioni e abbiamo dimostrato che funziona con gli adenovirus. Crediamo che il nostro dispositivo potrebbe anche essere utilizzato per intrappolare e concentrare SARS-CoV-2 per la ricerca e la diagnosi."
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica sottoposta a revisione paritaria ACS Sensors a settembre.
Sono stati coinvolti anche ricercatori dell'Università Politecnica di Hong Kong, dell'Università di Hong Kong, dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Hong Kong, dell'Agenzia per la Scienza, la Tecnologia e la Ricerca (A*STAR), l'Università della Tecnologia di Sydney e l'Università Nazionale Australiana lo studio.
Il modo "leggero" per manipolare i virus con grande precisione
Misurando 2 cm per 2 cm, circa le dimensioni di una miniatura, il dispositivo è costituito da un chip costituito da un wafer di ossido di silicio e nitruro di silicio, con cavità di dimensioni nanometriche per contenere i virus intrappolati. Sopra il chip c'è un laser che dirige fasci di luce altamente focalizzati con la giusta quantità di energia per agire come un paio di "pinzette" in grado di isolare e spostare i virus.
Il dispositivo funziona caricando un fluido che contiene virus, come sangue, nel chip. Dopodiché, un raggio laser viene diretto su di esso, formando punti luminosi. Poiché l'intensità della luce è massima al centro dei punti, questo crea una forte forza che attrae e intrappola il virus nelle cavità designate sul chip.
Spostando le posizioni dei punti luminosi, i virus possono essere spostati liberamente in altre parti del chip. Ciò consente un facile smistamento e concentrazione di virus di diverse dimensioni, che vanno da 40 nm a 300 nm.
"La nostra invenzione è una svolta nella ricerca sui virus in quanto ci consente di individuare singoli campioni per lo studio, mentre tecnologie comparabili oggi possono gestire virus solo in grandi quantità", ha affermato il prof Liu.
"Ad esempio, possiamo isolare singoli virus con mutazioni per sviluppare terapie contro queste varianti. La nostra invenzione utilizza materiali isolanti che sono biocompatibili e non si riscaldano facilmente, a differenza degli attuali metodi di cernita che generano molto calore. Ciò significa che gli scienziati dovrebbero essere fiduciosi nella gestione dei virus con questo dispositivo senza comprometterne le proprietà e la fattibilità."
Assoc Prof Yap ha aggiunto:"Utilizzando questa tecnologia, potremmo selezionare manualmente particelle di virus specifiche e studiarle per ottenere nuove informazioni su di esse e sulle malattie che causano. Ad esempio, potrebbe aprire nuovi canali per analisi più dettagliate di specifici mutanti di virus, che potrebbero portare a nuovi modi per caratterizzare e contrastare queste varianti virali.
Gli scienziati stanno lavorando per espandere l'utilizzo del loro dispositivo alimentato a laser.
Ad esempio, stanno cercando di studiare come il dispositivo può dirigere i virus isolati per infettare una parte mirata di una cellula umana. Il team ha affermato che ciò porterebbe a progressi nella ricerca sui virus e migliorerebbe l'efficienza dello sviluppo di vaccini e farmaci antivirali. + Esplora ulteriormente
