Plataforma electrónica bioreconfigurable para la detección múltiple de patógenos respiratorios virales (BIOPLEX)

El proyecto se basa en el desarrollo de una plataforma electrónica que realiza la medición de la variación de impedancia entre microelectrodos tras la captura de la biomolécula objetivo mediante una biosonda selectiva previamente injertada sobre la superficie del biosensor. La sensibilidad requerida se logrará operando el biosensor en modo de bloqueo, lo que garantiza la más alta resolución en el seguimiento de las variaciones de amplitud y fase de las señales de impedancia (POLMI ha demostrado 1 ppm en otras aplicaciones). Para mejorar la señal electrónica, se utilizan microperlas de poliestireno, adecuadamente funcionalizadas con oligonucleótidos o anticuerpos, para vincular el objetivo y aumentar la variación de impedancia, como lo demuestran los defensores de la detección exitosa de anticuerpos contra el virus del dengue. Para abordar múltiples sitios de detección en paralelo en el mismo chip biosensor, permitiendo un análisis comparativo en tiempo real de diferentes objetivos de la misma muestra biológica para aumentar la sensibilidad y el control de la detección, se desarrollará una plataforma electrónica personalizada para realizar la detección de impedancia diferencial (es decir, , comparación directa entre el sensor objetivo y una referencia) en múltiples canales. El chip biosensor, fabricado en borosilicato con microelectrodos de oro, presenta una modificación específica de su superficie con polímeros funcionales (una familia de polímeros a base de N,N-dimetilacrilamida -DMA) desarrollados por el CNR que forman una película hidrófila nanométrica en la superficie del chip. Los grupos funcionales de estos copolímeros permiten la inmovilización covalente de la sonda preservando su estructura activa, distancia espacial adecuada, orientación y densidad, favoreciendo la interacción con el objetivo. El chip biosensor se integrará en el sistema de microfluidos ya disponible en el grupo.

El SARS-CoV-2 será atacado con estrategias desafiantes. En primer lugar, planeamos capturar el virus completo en solución utilizando anticuerpos marcados con ADN dirigidos contra la proteína de pico del SARS-CoV-2.

La zona sensora, cubierta con sondas oligonucleotídicas complementarias a la secuencia de ADN ligada al anticuerpo, interactuará con los anticuerpos marcados con ADN que decoran toda la superficie del virus. Para aumentar la variación de impedancia de la plataforma se utilizarán perlas de poliestireno: en particular, se modificarán con el oligonucleótido complementario al ligado al anticuerpo que ha capturado el virus. Esta metodología de detección de virus completo, que combina la captura de antígenos dirigida por ADN junto con una plataforma de alta sensibilidad para la detección de impedancia diferencial, es absolutamente nueva y se espera que tenga éxito en función de los resultados ya logrados por los proponentes en la detección de anticuerpos. en la sangre humana de personas infectadas por el virus del dengue. Paralelamente, pretendemos ampliar el uso de la plataforma electrónica también a la detección de antígenos virales, es decir. Proteína de pico S o proteína de nucleocápside N. El uso de antígenos para el diagnóstico de la infección en lugar del virus completo puede provocar abandonos prácticos importantes, ya que no requiere ningún requisito de seguridad particular, lo que permite realizar la prueba en cualquier lugar. , en particular farmacias o clínicas médicas, de manera similar a las pruebas de flujo lateral antigénicas estándar.

Se trata de un estudio monocéntrico retrospectivo para analizar muestras respiratorias para evaluar la sensibilidad analítica de la plataforma que se desarrolla en el proyecto PRIN Prot. 2022EJL28B. Las muestras se completan de forma anónima y se realizan análisis de muestras para comprobar la capacidad del dispositivo para revelar la presencia de partículas virales en la matriz biológica, como muestras respiratorias o, cuando sea necesario para la instalación de instrumentos, muestras de plasma aleatorizadas y anonimizadas. Para el estudio no participarán pacientes ni se utilizarán datos clínicos, sino que solo se utilizarán las muestras almacenadas en el biobanco clínico-biológico institucional COVID-19 de San Raffaele (COVID-BioB, NCT04318366). Las muestras utilizadas para el estudio fueron recolectadas durante el período 19/03/2020 - 31/05/2024.