Биореконфигурируемая электронная платформа для мультиплексной детекции вирусных респираторных возбудителей (BIOPLEX)

Проект заключается в разработке электронной платформы, позволяющей измерять изменение импеданса между микроэлектродами при захвате целевой биомолекулы селективным биозондом, предварительно привитым к поверхности биосенсора. Требуемая чувствительность будет достигаться за счет работы биосенсора в режиме синхронизации, что обеспечивает высочайшее разрешение при отслеживании амплитудных и фазовых изменений сигналов импеданса (1 ppm было продемонстрировано POLIMI в других приложениях). Для усиления электронного сигнала используются полистироловые микрошарики, правильно функционализированные олигонуклеотидами или антителами, для связывания мишени и увеличения вариации импеданса, как продемонстрировали сторонники успешного обнаружения антител против вируса Денге. Для параллельной работы с несколькими сенсорными участками на одном и том же биосенсорном чипе, что позволяет проводить сравнительный анализ в реальном времени различных целей из одного и того же биологического образца для повышения чувствительности обнаружения и контроля, будет разработана специальная электронная платформа для выполнения дифференциального импедансного зондирования (т.е. , прямое сравнение между целевым датчиком и эталоном) по нескольким каналам. Биосенсорный чип, изготовленный из боросиликата с золотыми микроэлектродами, имеет специальную модификацию своей поверхности с помощью функциональных полимеров (семейство полимеров на основе N,N-диметилакриламида-ДМА), разработанных CNR, которые образуют нанометрическую гидрофильную пленку на поверхности чипа. Функциональные группы этих сополимеров позволяют ковалентную иммобилизацию зонда, сохраняя его активную структуру, правильное пространственное расстояние, ориентацию и плотность, благоприятствуя взаимодействию с мишенью. Биосенсорный чип будет интегрирован в микрофлюидную систему, уже имеющуюся в группе.

Для борьбы с SARS-CoV-2 будут применяться сложные стратегии. Во-первых, мы планируем захватить весь вирус в растворе с помощью меченных ДНК антител, направленных против шипового белка SARS-CoV-2.

Сенсорная область, испещренная олигонуклеотидными зондами, комплементарными последовательности ДНК, связанной с антителом, будет взаимодействовать с антителами, меченными ДНК, которые украсили всю поверхность вируса. Для увеличения вариации импеданса платформы будут использоваться полистироловые шарики: в частности, они будут модифицированы олигонуклеотидом, комплементарным олигонуклеотиду, связанному с антителом, захватившим вирус. Эта методология обнаружения всего вируса, сочетающая в себе захват антигенов, направленный на ДНК, вместе с высокочувствительной платформой дифференциального импедансного зондирования, является абсолютно новой и, как ожидается, будет успешной на основе результатов, уже достигнутых ее сторонниками в обнаружении антител. в человеческой крови лиц, инфицированных вирусом Денге. Параллельно мы намерены распространить использование электронной платформы и на обнаружение вирусных антигенов, т.е. Шиповый белок S или нуклеокапсидный белок N. Использование антигенов для диагностики инфекции вместо всего вируса может привести к важным практическим исключениям, поскольку не требует каких-либо особых требований безопасности, что позволяет проводить тест в любом месте. , в частности, в аптеках или медицинских клиниках, аналогично стандартным тестам на антигенный латеральный поток.

Это ретроспективное моноцентровое исследование по тестированию респираторных образцов с целью оценки аналитической чувствительности платформы, разрабатываемой в проекте PRIN Prot. 2022EJL28B. Образцы заполняются анонимно, и анализы образцов выполняются с целью проверки способности устройства выявлять наличие вирусных частиц в биологическом матриксе, например, в образцах из дыхательных путей или, когда это необходимо для настройки инструментов, в рандомизированных и анонимизированных образцах плазмы. В исследовании не будут задействованы ни пациенты, ни клинические данные, а использованы только образцы, хранящиеся в институциональном клинико-биологическом биобанке COVID-19 Сан-Раффаэле (COVID-BioB, NCT04318366). Образцы, использованные для исследования, были собраны в период с 19.03.2020 по 31.05.2024.