Le epidemie influenzali ricorrenti, come quella durante la Prima Guerra Mondiale, l’epidemia di sindrome respiratoria del Medio Oriente da coronavirus (MERS-CoV) negli anni 2010 e la pandemia di COVID-19 negli ultimi anni hanno reso evidente che le malattie respiratorie virali contagiose spesso causano un comparsa nella sequenza temporale della storia umana.
Popolazioni più dense, stretti contatti durante il trasporto e miglioramenti nella connettività hanno aumentato significativamente il tasso di diffusione di tali infezioni virali.
Per ridurre al minimo la trasmissione virale e l’infezione di massa, test diagnostici rapidi in grado di rilevare e identificare i virus sono essenziali per un efficace isolamento e trattamento dei pazienti infetti. Negli ultimi anni, il dosaggio immunologico a flusso laterale (LFI) basato sulla fluorescenza ha guadagnato popolarità come strumento diagnostico per il rilevamento virale.
Si tratta di una piattaforma di rilevamento rapido dei virus che utilizza molecole che si illuminano in condizioni di illuminazione speciali in presenza di una carica virale. Tuttavia, le prestazioni di questa piattaforma di rilevamento sono limitate a causa di diversi problemi legati alla sensibilità del rilevamento.
In uno studio recente, un team di ricercatori guidato dal professor Min-Gon Kim del Dipartimento di Chimica dell'Istituto di Scienza e Tecnologia di Gwangju ha ora dimostrato che questi LFI basati sulla fluorescenza, quando potenziati da sonde basate su nanorod d'oro (GNR) , potrebbe rilevare con precisione e rapidità la proteina del virus dell'influenza, senza la necessità di complesse apparecchiature diagnostiche di laboratorio.
Il loro lavoro è stato reso disponibile in ACS Nano .
Il team ha sviluppato Cy5-mSiO2 Sonde @GNR con nanostrutture core-shell per la piattaforma LFI. Queste sonde sono costituite da un nucleo GNR, un guscio di silice mesoporosa (mSiO2 ) e la molecola fluorescente cianina 5 (Cy5). Questo nuovo sistema di biorilevamento aggira i problemi comuni associati all'LFI basato sulla fluorescenza, come il fotosbiancamento dei fluorofori e le basse rese quantiche, sfruttando la fluorescenza potenziata dal metallo (MEF).
"La piattaforma da noi sviluppata utilizza un fenomeno in cui le interazioni luce-materia in prossimità di nanoparticelle metalliche danno luogo ad un effetto plasmonico, producendo una forte fluorescenza. I fattori chiave che determinano questo effetto sono la distanza e la sovrapposizione spettrale del metallo e del fluoroforo nel sistema MEF", spiega il Prof. Kim.
Il team ha poi sottoposto Cy5-mSiO2 @GNR sonde ad una serie di test teorici e sperimentali per studiare la dipendenza del comportamento della fluorescenza dalla distanza tra GNR e Cy5 regolando lo spessore del mSiO2 conchiglia. Hanno scoperto che uno spessore di 10,3 nm era ottimale per il guscio e di conseguenza hanno impostato le condizioni morfologiche del sistema MEF per ottenere un effetto di fluorescenza potenziato.
Inoltre, hanno dimostrato l'applicabilità delle sonde MEF ottimizzate incorporandole in una piattaforma LFI per il rilevamento del virus dell'influenza A (IAV). Grazie alla migliore fluorescenza, il sistema MEF-LFI è stato in grado di rilevare IAV anche a concentrazioni molto basse di 1,85 pfu mL -1 entro 20 minuti.
Ha inoltre mostrato un’elevata specificità verso l’IAV anche in presenza di altri virus, come MERS-CoV e il virus COVID-19. Inoltre, questo sistema di biosensing è stato in grado di identificare l'IAV da campioni clinici di pazienti con una precisione notevole superiore al 99%.
Sottolineando il potenziale futuro di questa piattaforma, il Prof. Kim aggiunge:"I risultati di questa ricerca non solo possono trasformare i test rapidi nell'assistenza sanitaria, ma il suo campo di applicazione può essere esteso anche ad altre forme di diagnostica delle biomolecole, con l'obiettivo finale di migliorare la salute delle persone". qualità della vita."
Il nuovo Cy5-mSiO2 La piattaforma LFI basata su @GNR può infatti essere un potente strumento diagnostico presso il punto di cura per il rilevamento precoce e lo screening dell'IAV e di altri virus, anche in condizioni di emergenza.
Ulteriori informazioni: Donggu Hong et al, Approccio plasmonico al potenziamento della fluorescenza di nanorodi d'oro rivestiti di silice mesoporosa per il rilevamento del virus dell'influenza A altamente sensibile utilizzando un immunosensore a flusso laterale, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02651
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito dall'Istituto di scienza e tecnologia di Gwangju
