Bio-rekonfigurerbar elektronisk platform til multipleksdetektion af virale respiratoriske patogener (BIOPLEX)

Projektet bygger på udviklingen af ​​en elektronisk platform, der udfører måling af impedansvariationen mellem mikroelektroder ved indfangning af målbiomolekylet af en selektiv bioprobe, der tidligere er podet over biosensoroverfladen. Den nødvendige følsomhed opnås ved at betjene biosensoren i låst tilstand, hvilket sikrer den højeste opløsning i sporing af amplitude- og fasevariationer af impedanssignaler (1 ppm er blevet demonstreret af POLIMI på andre applikationer). For at forbedre det elektroniske signal bruges polystyrenmikroperler, korrekt funktionaliserede med oligonukleotider eller antistoffer, til at forbinde målet og øge impedansvariationen som demonstreret af fortalere i den vellykkede påvisning af antistoffer mod Dengue-virus. For at adressere flere sensingssteder parallelt på den samme biosensorchip, hvilket muliggør sammenlignende realtidsanalyse på forskellige mål fra den samme biologiske prøve for øget detektionsfølsomhed og kontrol, vil en specialfremstillet elektronisk platform blive udviklet til at udføre differentiel impedansføling (dvs. , direkte sammenligning mellem målsensoren og en reference) på flere kanaler. Biosensorchippen, lavet af borosilikat med guldmikroelektroder, har en specifik modifikation af dens overflade med funktionelle polymerer (en familie af N,N-dimethylacrylamid-DMA-baserede polymerer) udviklet af CNR, der danner en nanometrisk hydrofil film på chipoverfladen. De funktionelle grupper af disse copolymerer tillader den kovalente immobilisering af proben og bevarer dens aktive struktur, passende rumlige afstand, orientering og tæthed, hvilket begunstiger interaktionen med målet. Biosensor-chippen vil blive integreret i det mikrofluidiske system, der allerede er tilgængeligt i gruppen.

SARS-CoV-2 vil blive målrettet med udfordrende strategier. For det første planlægger vi at fange hele virussen i opløsning ved hjælp af DNA-mærkede antistoffer rettet mod SARS-CoV-2 spike-proteinet.

Sensorområdet, plettet med oligonukleotidprober, der er komplementære til DNA-sekvensen knyttet til antistoffet, vil interagere med de DNA-mærkede antistoffer, som har dekoreret hele virusets overflade. For at øge impedansvariationen af ​​platformen vil polystyrenperler blive brugt: de vil især blive modificeret med oligonukleotidet komplementært til det, der er knyttet til antistoffet, som har fanget virussen. Denne metode til påvisning af hele virus, der kombinerer den DNA-rettede indfangning af antigenerne sammen med en højfølsom platform for differentiel impedansføling, er helt ny og forventes at være vellykket baseret på de resultater, der allerede er opnået af tilhængerne i påvisningen af ​​antistofferne i det menneskelige blod hos personer, der er inficeret med dengue-virus. Sideløbende agter vi at udvide brugen af ​​den elektroniske platform også til påvisning af virale antigener, dvs. Spike protein S eller nucleocapside protein N. Brugen af ​​antigener til diagnosticering af infektionen i stedet for hele virussen kan føre til vigtige praktiske frafald, da det ikke kræver særlige sikkerhedskrav, hvilket gør det muligt at udføre testen på et hvilket som helst sted , især apoteker eller medicinske klinikker på samme måde som standard antigene laterale flowtests.

Dette er et retrospektivt monocenter-studie for at teste respiratoriske prøver for at evaluere den analytiske følsomhed af platformen, der udvikles i projektet PRIN Prot. 2022EJL28B. Prøverne afsluttes anonymiseret, og prøveanalyserne udføres for at kontrollere enhedens evne til at afsløre tilstedeværelsen af ​​virale partikler i biologisk matrix såsom luftvejsprøver eller, når det er nødvendigt for opsætning af instrumenter, plasma randomiserede og anonymiserede prøver. Ingen patienter eller brug af kliniske data vil blive involveret i undersøgelsen, men kun brugt prøverne, der er gemt i San Raffaele institutionelle COVID-19 klinisk-biologiske biobank (COVID-BioB, NCT04318366). Prøverne anvendt til undersøgelsen blev indsamlet i perioden 19/03/2020 - 31/05/2024.