Biologicky rekonfigurovatelná elektronická platforma pro multiplexní detekci virových respiračních patogenů (BIOPLEX)

Projekt je založen na vývoji elektronické platformy pro měření variace impedance mezi mikroelektrodami po zachycení cílové biomolekuly selektivní biosondou, která byla předtím naroubována na povrch biosenzoru. Požadované citlivosti bude dosaženo provozováním biosenzoru v režimu lock-in, který zajišťuje nejvyšší rozlišení při sledování amplitudy a fázových změn impedančních signálů (1 ppm bylo prokázáno POLIMI na jiných aplikacích). Ke zvýšení elektronického signálu se používají polystyrenové mikrokuličky, řádně funkcionalizované oligonukleotidy nebo protilátkami, k propojení cíle a zvýšení variace impedance, jak prokázali zastánci úspěšné detekce protilátek proti viru dengue. Pro paralelní adresování více snímacích míst na stejném biosenzorovém čipu, umožňující srovnávací analýzu v reálném čase na různých cílech ze stejného biologického vzorku pro zvýšenou citlivost a kontrolu detekce, bude vyvinuta zakázková elektronická platforma pro provádění diferenciálního impedančního snímání (tj. , přímé srovnání mezi cílovým senzorem a referencí) na více kanálech. Biosenzorový čip vyrobený z borosilikátu se zlatými mikroelektrodami se vyznačuje specifickou modifikací svého povrchu funkčními polymery (rodina polymerů na bázi N,N-dimethylakrylamidu -DMA) vyvinutými CNR, které tvoří nanometrický hydrofilní film na povrchu čipu. Funkční skupiny těchto kopolymerů umožňují kovalentní imobilizaci sondy při zachování její aktivní struktury, správné prostorové vzdálenosti, orientace a hustoty, což podporuje interakci s cílem. Biosenzorový čip bude integrován do mikrofluidního systému, který je již ve skupině dostupný.

Na SARS-CoV-2 se zaměří náročné strategie. Nejprve plánujeme zachytit celý virus v roztoku pomocí protilátek značených DNA namířených proti spike proteinu SARS-CoV-2.

Oblast senzoru, tečkovaná oligonukleotidovými sondami komplementárními k sekvenci DNA připojené k protilátce, bude interagovat s protilátkami značenými DNA, které zdobily celý povrch viru. Pro zvýšení variace impedance platformy se použijí polystyrenové kuličky: konkrétně budou modifikovány oligonukleotidem komplementárním k oligonukleotidu spojenému s protilátkou, která zachytila ​​virus. Tato metodika detekce celého viru, která kombinuje DNA-řízené zachycování antigenů spolu s vysoce citlivou platformou pro diferenciální impedanční snímání, je naprosto nová a očekává se, že bude úspěšná na základě výsledků, kterých již zastánci dosáhli při detekci protilátek. v lidské krvi osob nakažených virem dengue. Paralelně hodláme rozšířit využití elektronické platformy také na detekci virových antigenů, tzn. Spike protein S nebo nukleokapsidový protein N. Použití antigenů pro diagnostiku infekce namísto celého viru může vést k důležitým praktickým výpadkům, protože nevyžaduje žádné zvláštní bezpečnostní požadavky, a umožňuje tak provedení testu na jakémkoli místě , zejména lékárny nebo lékařské kliniky podobně jako standardní antigenní laterální průtokové testy.

Jedná se o retrospektivní monocentrickou studii k testování respiračních vzorků za účelem vyhodnocení analytické citlivosti platformy vyvíjené v projektu PRIN Prot. 2022EJL28B. Vzorky jsou dokončeny anonymizovány a jsou prováděny analýzy vzorků, aby se ověřila schopnost zařízení odhalit přítomnost virových částic v biologické matrici, jako jsou respirační vzorky nebo, je-li to nutné pro nastavení přístrojů, plazma randomizované a anonymizované vzorky. Do studie nebudou zapojeni žádní pacienti ani použití klinických dat, ale budou použity pouze vzorky uložené v institucionální klinicko-biologické biobance COVID-19 v San Raffaele (COVID-BioB, NCT04318366). Vzorky použité pro studii byly odebrány v období 19/03/2020 - 31/05/2024.