Un progetto internazionale e multidisciplinare coordinato dal Prof. Daniele Di Marino del Dipartimento delle Scienze della Vita e dell’ambiente (DiSVA) dell’Università Politecnica delle Marche (formatosi a Tor Vergata), si è incentrato sullo sviluppo di un dispositivo basato su grafene per la rilevazione di tutte le varianti del SARS-CoV-2. Il risultato di questa ricerca è stato recentemente pubblicato su Nano Today, una delle riviste ad alto impatto più importanti in ambito internazionale specializzata nelle bionanotecnologie.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013222003577

L’importante e ambizioso studio è stato condotto grazie ad una attenta e proficua collaborazione tra i dipartimenti dell’UnivPM con altre università sia italiane, come l’Università di Roma Tor Vergata e Milano-Bicocca, sia internazionali, quali Columbia University e  University of Bristol, e con un’azienda californiana (Alcatera).

Nel dettaglio, il lavoro riguarda lo sviluppo di un dispositivo point-of-care per la rilevazione di tutte le varianti del SARS-CoV-2 in maniera rapida, specifica e sensibile. Partendo da approcci computazionali e di protein-design, è stata selezionata una versione ingegnerizzata del recettore ACE2 umano. Infatti, una delle principali novità alla base di questo progetto è stata quella di sfruttare il naturale meccanismo di riconoscimento iniziale delle cellule umane da parte del SARS-CoV-2 (tra il recettore umano ACE2 e la proteina Spike del virus). Tale interazione non risulta infatti essere influenzata dell’insorgenza di mutazioni nella proteina Spike, a differenza di ciò che avviene con i normali test antigenici, che si stanno dimostrando sempre meno efficaci contro le nuove varianti del virus.

Tecnicamente, il biosensore è un transistor ad effetto di campo a grafene (gFET), ingegnerizzato al fine di realizzare un dispositivo capace di rilevare efficientemente tutte le varianti del virus da tamponi nasofaringei, incluse quelle attualmente in circolo come Omicron, Cerberus e Centaurus.

L’approccio multidisciplinare del lavoro ha permesso lo sviluppo di una tecnologia che non si limiterà al solo SARS-CoV-2, ma potrà essere utilizzata anche per la rilevazione di altri virus, inquinanti ambientali e di biomarcatori essenziali per la diagnosi precoce di patologie, quali ad esempio il cancro.

Riferimenti:

Romagnoli A., et al. SARS-CoV-2 multi-variant rapid detector based on graphene transistor functionalized with an engineered dimeric ACE2 receptor.

Nano Today. 2023 Feb;48:101729. doi: 10.1016/j.nantod.2022.101729. PMID: 36536857