Un biosensore portatile, veloce e di alta sensibilità in grado di rilevare il virus del morbillo nella saliva umana: un test rapido potenzialmente applicabile, in futuro, anche ad altri virus. A realizzarlo, dopo una approfondita fase di sviluppo e di collaborazione, è stato un pool di eccellenze composto dall’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Cnr-Nano), da Archa srl, dal Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’’Università di Pisa, dalla Scuola Normale Superiore di Pisa e da Inta srl. Il dispositivo, che utilizza una tecnologia innovativa basata su onde acustiche di superficie, si presta a essere usato per test diagnosi precoci e in situazioni di emergenza, per il morbillo e per altri tipi di virus. La ricerca, pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials, presenta in sostanza un nuovo modo per rilevare una delle malattie a trasmissione aerea più infettive, appunto il morbillo, responsabile di ancora troppi decessi in tutto il mondo ogni anno e con una diffusività simile a quella della variante Omicron SARS-CoV-2.
Il funzionamento del biosensore
Come funziona esattamente il biosensore messo a punto dai ricercatori? Si tratta di un “lab-on-a-chip” (letteralmente un laboratorio su un chip) più piccolo di un centesimo di euro che usa onde acustiche di superficie per rilevare virus in un campione di fluido salivare. Nel dettaglio, spiega Marco Cecchini, coordinatore di Cnr-Nano, “le onde acustiche di superficie sono una sorta di micro-terremoto che si propaga lungo la superficie del sensore: quando il virus si attacca al sensore, rallenta la velocità di propagazione delle onde, rendendo possibile registrare la presenza della molecola. Abbiamo sfruttato queste onde meccaniche sia per mescolare il campione di fluido che per rivelare il virus e ciò ha permesso di migliorare drasticamente la sensibilità dei nostri sensori rispetto ad altri sensori acustici già presenti sul mercato”. Il ceppo utilizzato per i test di efficacia di questo sensore è quello già usato per lo sviluppo dei vaccini. Il virus è stato quindi aggiunto nella saliva di un donatore sano, precedentemente testata per assicurarsi che non contenesse già tracce virali. Parte della saliva è stata conservata invece come controllo. Come detto, il liquido è stato quindi analizzato con il biosensore che si è comportato bene: il legame tra il virus e il sensore determina infatti un cambiamento di densità di superficie che, a sua volta, modifica la velocità di propagazione di un’onda sonora.
Il possibile utilizzo del test per scoprire altri virus
È chiaro che tutto ciò apre nuove frontiere sul fronte della diagnosi delle patologie infettive. “La tecnologia può essere adattata ad altre tipologie di virus, ad esempio il Sars-Cov-2, e a batteri, proteine e acidi nucleici”, ha aggiunto infatti il ricercatore Cnr-Nano. Senza contare che l’apparecchio potrà essere sviluppato per eseguire diagnosi precoci di tipo point-of-care, ovvero in prossimità del paziente. “Mentre i test convenzionali richiedono l’elaborazione del campione, laboratori dedicati e personale specializzato, questo sensore non richiede particolare elaborazione e può essere impiegato in situazioni dove i test convenzionali non sono praticabili come aeroporti, stazioni, situazioni di emergenza”, ha sottolineato Mauro Pistello, professore ordinario del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Università di Pisa e Direttore della Unità Operativa Virologia della Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana. Del resto, ha osservato, “una diagnosi tempestiva è infatti cruciale per ostacolare precocemente la diffusione di malattie ad alta trasmissione aerogena come morbillo, influenza e COVID-19″.
I numeri del morbillo
Perché il sensore è stato pensato proprio per diagnosticare il morbillo? Perché si tratta di una patologia che ancora oggi interessa circa 20 milioni di persone l’anno, soprattutto nei Paesi dell’Africa e dell’Asia, causando ancora troppi decessi: nel 2019 sono stati oltre 200mila. Inoltre, data la sua presenza in Paesi a basso reddito pro-capite, dove anche le analisi di laboratorio possono essere difficili da ottenere, un biosensore da utilizzare al letto del paziente potrebbe essere una soluzione utile, in particolare per individuare i casi prima che diano il via a delle epidemie.
Il morbillo, va ricordato, è una malattia virale altamente contagiosa a trasmissione respiratoria che colpisce prevalentemente i bambini tra 1 e 3 anni ed è una delle principali cause di mortalità infantile nei Paesi in via di sviluppo. Il numero di casi globali è in riduzione ma è ancora una malattia estremamente comune in molti paesi dei continenti africano e asiatico, nonostante l’esistenza di un vaccino efficace e sicuro, che costa poche decine di centesimi di euro. Persone con deficit del Sistema immunitario, come bambini malnutriti sotto i 5 anni o pazienti sieropositivi per HIV, sono particolarmente esposti a sviluppare forme gravi e letali dell’infezione. In assenza di cura la mortalità può arrivare anche al 20%.
Assidai e la prevenzione secondaria
Scoprire invece una patologia “in anticipo”, o comunque allo stadio iniziale, consente di affrontarla nel modo giusto e con maggiore efficacia. È anche questo l’obiettivo del biosensore portatile messo a punto dai ricercatori, che come detto potrebbe essere applicato anche ad altri virus in futuro. Ed è questo, più in generale, lo spirito della cosiddetta “prevenzione secondaria”, cioè le attività e gli interventi finalizzati a una diagnosi precoce delle malattie, quando sono ancora in una fase asintomatica con l’obiettivo di arrivare a un intervento terapeutico tempestivo, che permette migliori esiti clinici, in termini di guarigione o di riduzione della progressione della malattia. Assidai, da sempre, è un convinto sostenitore della prevenzione primaria e secondaria, strumenti cruciali a disposizione di tutti noi per ridurre l’incidenza e le conseguenze nefaste delle malattie croniche, e cerca di tenere aggiornati i propri iscritti su queste tematiche con campagne informative e divulgative ad hoc.
