Biorekonfigurerbar elektronisk plattform för multiplexdetektering av virala luftvägspatogener (BIOPLEX)

Projektet bygger på utvecklingen av en elektronisk plattform som utför mätning av impedansvariationen mellan mikroelektroder vid infångning av målbiomolekylen av en selektiv biosond som tidigare ympats över biosensorytan. Den erforderliga känsligheten uppnås genom att driva biosensorn i låst läge, vilket säkerställer högsta upplösning vid spårning av amplitud- och fasvariationer av impedanssignaler (1 ppm har demonstrerats av POLIMI i andra applikationer). För att förstärka den elektroniska signalen används polystyrenmikrokulor, korrekt funktionaliserade med oligonukleotider eller antikroppar, för att länka målet och öka impedansvariationen som demonstrerats av förespråkare för framgångsrik upptäckt av antikroppar mot Dengue-virus. För att adressera flera avkänningsplatser parallellt på samma biosensorchip, vilket möjliggör jämförande analys i realtid på olika mål från samma biologiska prov för ökad detektionskänslighet och kontroll, kommer en skräddarsydd elektronisk plattform att utvecklas för att utföra Differential Impedance Sensing (dvs. , direkt jämförelse mellan målsensorn och en referens) på flera kanaler. Biosensorchipset, tillverkat av borosilikat med guldmikroelektroder, har en specifik modifiering av dess yta med funktionella polymerer (en familj av N,N-dimetylakrylamid-DMA-baserade polymerer) utvecklade av CNR som bildar en nanometrisk hydrofil film på chipytan. De funktionella grupperna i dessa sampolymerer tillåter kovalent immobilisering av sonden och bevarar dess aktiva struktur, lämpliga rumsliga avstånd, orientering och densitet, vilket gynnar interaktionen med målet. Biosensorchippet kommer att integreras i det mikrofluidsystem som redan finns i gruppen.

SARS-CoV-2 kommer att riktas mot utmanande strategier. Först planerar vi att fånga hela viruset i lösning med DNA-märkta antikroppar riktade mot SARS-CoV-2 spikproteinet.

Sensorområdet, prickigt med oligonukleotidsonder som är komplementära till DNA-sekvensen kopplad till antikroppen, kommer att interagera med de DNA-märkta antikropparna som har dekorerat hela virusets yta. För att öka impedansvariationen hos plattformen kommer polystyrenpärlor att användas: i synnerhet kommer de att modifieras med oligonukleotiden som är komplementär till den som är kopplad till antikroppen som har fångat viruset. Denna metod för att detektera hela virus, som kombinerar den DNA-riktade infångningen av antigenerna tillsammans med en högkänslighetsplattform för differentiell impedansavkänning, är helt ny och förväntas vara framgångsrik baserat på de resultat som redan uppnåtts av förespråkarna i detekteringen av antikropparna i det mänskliga blodet hos personer som är infekterade av denguevirus. Parallellt avser vi att utvidga användningen av den elektroniska plattformen även till detektion av virala antigener, d.v.s. Spikeprotein S eller nukleokapsidprotein N. Användningen av antigener för att diagnostisera infektionen istället för hela viruset kan leda till viktiga praktiska avhopp eftersom det inte kräver några särskilda säkerhetskrav, vilket gör att testet kan utföras var som helst. , i synnerhet apotek eller medicinska kliniker på liknande sätt som standard antigena sidoflödestester.

Detta är en retrospektiv monocenterstudie för att testa andningsprover för att utvärdera den analytiska känsligheten hos plattformen som utvecklas i projektet PRIN Prot. 2022EJL28B. Proverna avslutas anonymt och provanalyserna utförs för att kontrollera enhetens förmåga att avslöja närvaron av viruspartiklar i biologisk matris såsom andningsprover eller, vid behov för uppsättning av instrument, plasmaslumpmässiga och anonymiserade prover. Inga patienter eller användning av kliniska data kommer att vara inblandade i studien, utan använde endast proverna som lagrats i San Raffaeles institutionella COVID-19 klinisk-biologiska biobank (COVID-BioB, NCT04318366). Proverna som användes för studien samlades in under perioden 2020-03-19 - 2024-05-31.