Plateforme électronique bio-reconfigurable pour la détection multiplex d'agents pathogènes respiratoires viraux (BIOPLEX)

Le projet repose sur le développement d'une plateforme électronique réalisant la mesure de la variation d'impédance entre microélectrodes lors de la capture de la biomolécule cible par une biosonde sélective préalablement greffée sur la surface du biocapteur. La sensibilité requise sera obtenue en faisant fonctionner le biocapteur en mode verrouillage, ce qui garantit la plus haute résolution dans le suivi des variations d'amplitude et de phase des signaux d'impédance (1 ppm a été démontré par POLIMI sur d'autres applications). Pour améliorer le signal électronique, des microbilles de polystyrène, correctement fonctionnalisées avec des oligonucléotides ou des anticorps, sont utilisées pour relier la cible et augmenter la variation d'impédance, comme l'ont démontré les partisans de la détection réussie d'anticorps contre le virus de la dengue. Pour adresser plusieurs sites de détection en parallèle sur la même puce de biocapteur, permettant une analyse comparative en temps réel sur différentes cibles du même échantillon biologique pour une sensibilité et un contrôle de détection accrus, une plate-forme électronique sur mesure sera développée pour effectuer une détection d'impédance différentielle (c.-à-d. , comparaison directe entre le capteur cible et une référence) sur plusieurs voies. La puce du biocapteur, en borosilicate avec des microélectrodes en or, présente une modification spécifique de sa surface avec des polymères fonctionnels (une famille de polymères à base de N,N-diméthylacrylamide -DMA) développés par CNR qui forment un film hydrophile nanométrique à la surface de la puce. Les groupes fonctionnels de ces copolymères permettent l'immobilisation covalente de la sonde en préservant sa structure active, sa bonne distance spatiale, son orientation et sa densité, favorisant l'interaction avec la cible. La puce biocapteur sera intégrée au système microfluidique déjà disponible dans le groupe.

Le SRAS-CoV-2 sera ciblé par des stratégies difficiles. Premièrement, nous prévoyons de capturer l’intégralité du virus en solution à l’aide d’anticorps marqués à l’ADN dirigés contre la protéine de pointe du SRAS-CoV-2.

La zone capteur, repérée de sondes oligonucléotidiques complémentaires de la séquence d'ADN liée à l'anticorps, va interagir avec les anticorps marqués à l'ADN qui ont décoré toute la surface du virus. Pour augmenter la variation d'impédance de la plateforme, des billes de polystyrène seront utilisées : elles seront notamment modifiées avec l'oligonucléotide complémentaire de celui lié à l'anticorps ayant capturé le virus. Cette méthodologie de détection de virus entiers, combinant la capture des antigènes dirigée par l'ADN avec une plate-forme de haute sensibilité pour la détection d'impédance différentielle, est absolument nouvelle et devrait réussir sur la base des résultats déjà obtenus par les promoteurs dans la détection des anticorps. dans le sang humain des personnes infectées par le virus de la Dengue. En parallèle, nous envisageons d'étendre l'utilisation de la plateforme électronique également à la détection d'antigènes viraux, c'est-à-dire Protéine de pointe S ou protéine N de la nucléocapside. L'utilisation d'antigènes pour le diagnostic de l'infection au lieu du virus entier peut entraîner d'importants abandons pratiques car elle ne nécessite aucune exigence de sécurité particulière, permettant ainsi d'effectuer le test dans n'importe quel endroit. , en particulier dans les pharmacies ou les cliniques médicales, de la même manière que les tests antigéniques standards à flux latéral.

Il s'agit d'une étude rétrospective monocentrique visant à tester des échantillons respiratoires afin d'évaluer la sensibilité analytique de la plateforme en cours de développement dans le projet PRIN Prot. 2022EJL28B. Les échantillons sont complétés de manière anonyme et les analyses d'échantillons sont effectuées afin de vérifier la capacité du dispositif à révéler la présence de particules virales dans la matrice biologique telles que des échantillons respiratoires ou, lorsque cela est nécessaire pour la configuration des instruments, des échantillons de plasma randomisés et anonymisés. Aucun patient ni aucune utilisation de données cliniques ne seront impliqués pour l'étude, mais n'utiliseront que les échantillons stockés dans la biobanque clinique-biologique institutionnelle COVID-19 de San Raffaele (COVID-BioB, NCT04318366). Les échantillons utilisés pour l'étude ont été collectés au cours de la période du 19/03/2020 au 31/05/2024.