Lo scoppio della pandemia COVID nel 2020 ha dimostrato ancora una volta quanto siano importanti metodi di rilevamento affidabili e rapidi per avviare misure efficaci per combattere una pandemia. Gli scienziati della Cattedra di Scienza dei materiali e nanotecnologia della TU Dresden (TUD) hanno compiuto notevoli progressi nello sviluppo di soluzioni altamente innovative per il rilevamento di agenti patogeni virali in due studi presentati di recente.
I risultati del loro lavoro sono stati ora pubblicati sulle riviste ACS Applied Materials &Interfaces e Interfacce materiali avanzate .
Sensori nanoelettronici personalizzati, potenti e adattabili rappresentano un approccio promettente per combattere le pandemie attuali e future. Questi sensori consentono non solo la diagnosi convenzionale in caso di sospetta epidemia, ma anche un monitoraggio continuo dell'aria ambiente negli autobus, nei treni, nelle scuole o nelle strutture sanitarie. Ciò significa che è possibile adottare misure adeguate e immediate non appena compaiono i virus.
Dal 2020, gli scienziati di Dresda lavorano intensamente allo sviluppo di sensori miniaturizzati per il rilevamento accurato ed efficiente degli antigeni SARS-CoV-2. Oltre al team TUD guidato dal Prof. Gianaurelio Cuniberti e dal Dr. Bergoi Ibarlucea, scienziati del Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (EMBL) di Amburgo, dell'Istituto Leibniz di Ricerca sui Polimeri (IPF) di Dresda e dell'Università di Scienza e Tecnologia di Pohang ( POSTECH) in Corea sono stati coinvolti nei due studi.
Il primo studio, pubblicato sulla rivista ACS Applied Materials &Interfaces , descrive un approccio innovativo e rivoluzionario che aumenta significativamente l'accuratezza e la velocità del rilevamento dell'antigene SARS-CoV-2. Si tratta dell'inserimento di nanocorpi sintetici, noti come sybodies, nei biosensori come recettori.
"I Sybodies rappresentano un'alternativa rapida, sostenibile ed eticamente valida che, a differenza degli anticorpi convenzionali, viene sviluppata e prodotta utilizzando metodi non animali", ha affermato il Prof. Gianaurelio Cuniberti, che ha coordinato entrambi gli studi con il Dr. Bergoi Ibarlucea.
"Un altro vantaggio chiave dell'utilizzo dei sybodies è la loro dimensione più piccola rispetto agli anticorpi, quindi i processi di riconoscimento biologico possono avvenire molto più vicino alla superficie del sensore, aumentando la potenza del segnale e rendendo i sensori molto più veloci e sensibili", aggiunge. I test iniziali sono stati condotti con successo con transistor a effetto di campo basati su nanofili di silicio modificati con sybodies, dimostrando il grande potenziale applicativo di questo approccio.
Nel secondo articolo, pubblicato sulla rivista Advanced Materials Interfaces , il team ha studiato l'aumento della sensibilità dei sensori quando operano in fluidi biologici. Tali campioni hanno una composizione molecolare complessa, che limita fortemente il campo di rilevamento del sensore.
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno sviluppato una speciale modifica superficiale con un idrogel basato sul polimero dielettrico polietilenglicole. Ciò consente di effettuare misurazioni direttamente nella saliva e in altri campioni dei pazienti ed elimina la necessità di fasi di preparazione dei campioni lunghe e costose.
Ulteriori informazioni: Chi Zhang et al, Sybodies come nuovi biorecettori verso il rilevamento basato su transistor a effetto di campo degli antigeni SARS-CoV-2, Materiali e interfacce applicati all'ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c06073
Alexandra Parichenko et al, Nanotransistori di silicio con gating idrogel per il rilevamento dell'antigene SARS-CoV-2 nella forza ionica fisiologica, Interfacce di materiali avanzati (2023). DOI:10.1002/admi.202300391
Informazioni sul giornale: Materiali e interfacce applicati a ACS
Fornito dall'Università della Tecnologia di Dresda
