Biorekonfigurerbar elektronisk plattform for multipleksdeteksjon av virale respiratoriske patogener (BIOPLEX)

Prosjektet bygger på utviklingen av en elektronisk plattform som utfører måling av impedansvariasjonen mellom mikroelektroder ved fangst av målbiomolekylet av en selektiv bioprobe som tidligere er podet over biosensoroverflaten. Den nødvendige følsomheten oppnås ved å betjene biosensoren i låsemodus, som sikrer den høyeste oppløsningen i sporing av amplitude og fasevariasjoner av impedanssignaler (1 ppm har blitt demonstrert av POLIMI på andre applikasjoner). For å forbedre det elektroniske signalet, brukes polystyrenmikrokuler, riktig funksjonaliserte med oligonukleotider eller antistoffer, for å koble målet og øke impedansvariasjonen som demonstrert av talsmenn for vellykket påvisning av antistoffer mot Dengue-virus. For å adressere flere sensingssteder parallelt på samme biosensorbrikke, som muliggjør sammenlignende sanntidsanalyse på forskjellige mål fra samme biologiske prøve for økt deteksjonsfølsomhet og kontroll, vil en skreddersydd elektronisk plattform bli utviklet for å utføre differensiell impedanssensor (dvs. , direkte sammenligning mellom målsensoren og en referanse) på flere kanaler. Biosensorbrikken, laget av borosilikat med gullmikroelektroder, har en spesifikk modifikasjon av overflaten med funksjonelle polymerer (en familie av N,N-dimetylakrylamid-DMA-baserte polymerer) utviklet av CNR som danner en nanometrisk hydrofil film på brikkeoverflaten. De funksjonelle gruppene til disse kopolymerene tillater kovalent immobilisering av proben og bevarer dens aktive struktur, riktig romlig avstand, orientering og tetthet, og favoriserer interaksjonen med målet. Biosensorbrikken vil bli integrert i det mikrofluidiske systemet som allerede er tilgjengelig i gruppen.

SARS-CoV-2 vil bli målrettet med utfordrende strategier. Først planlegger vi å fange hele viruset i løsning ved hjelp av DNA-merkede antistoffer rettet mot SARS-CoV-2 spikeproteinet.

Sensorområdet, flekket med oligonukleotidprober som er komplementære til DNA-sekvensen knyttet til antistoffet, vil samhandle med de DNA-merkede antistoffene som har dekorert hele overflaten av viruset. For å øke impedansvariasjonen til plattformen vil polystyrenkulene bli brukt: spesielt vil de bli modifisert med oligonukleotidet komplementært til det som er knyttet til antistoffet som har fanget viruset. Denne helvirusdeteksjonsmetodikken, som kombinerer den DNA-rettede fangsten av antigenene sammen med en høysensitiv plattform for differensiell impedanssensor, er helt ny og forventes å være vellykket basert på resultatene som allerede er oppnådd av talsmennene i påvisningen av antistoffene. i det menneskelige blodet til personer infisert av Dengue-virus. Parallelt har vi til hensikt å utvide bruken av den elektroniske plattformen også til påvisning av virale antigener, dvs. Spikeprotein S eller nukleokapsidprotein N. Bruken av antigener for diagnostisering av infeksjonen i stedet for hele viruset, kan føre til viktige praktiske frafall da det ikke krever noen spesielle sikkerhetskrav, og dermed kan testen utføres hvor som helst , spesielt apotek eller medisinske klinikker på lik linje med standard antigene lateral flow tester.

Dette er en retrospektiv monosenterstudie for å teste luftveisprøver for å evaluere den analytiske sensitiviteten til plattformen som utvikles i prosjektet PRIN Prot. 2022EJL28B. Prøvene fullføres anonymisert og prøveanalysene utføres for å kontrollere enhetens evne til å avdekke tilstedeværelse av virale partikler i biologisk matrise som luftveisprøver eller, når det er nødvendig for oppsett av instrumenter, plasma randomiserte og anonymiserte prøver. Ingen pasienter eller bruk av kliniske data vil være involvert i studien, men brukte bare prøvene som er lagret i San Raffaele institusjonelle COVID-19 klinisk-biologisk biobank (COVID-BioB, NCT04318366). Prøvene som ble brukt til studien ble samlet inn i perioden 19.03.2020 - 31.05.2024.