RAPID, un test diagnostico COVID-19 a basso costo, può rilevare SARS-CoV-2 entro quattro minuti con una precisione del 90%. Crediti: Perelman School of Medicine presso l’Università della Pennsylvania
Un test diagnostico rapido e a basso costo per COVID-19 sviluppato da Penn Medicine fornisce risultati COVID-19 entro quattro minuti con una precisione del 90%. Un articolo pubblicato questa settimana su Matter descrive in dettaglio il test diagnostico rapido ed economico, denominato RAPID 1.0 (Real-time Accurate Portable Impedimetric Detection prototype 1.0). Rispetto ai metodi esistenti per il rilevamento di COVID-19, RAPID è poco costoso e altamente scalabile, consentendo la produzione di milioni di unità a settimana.
Nonostante l’urgenza della pandemia, la maggior parte dei metodi disponibili per il test COVID-19 utilizza RT-PCR, reazione a catena della polimerasi a trascrizione inversa, per rilevare SARS-CoV-2. Sebbene efficace, la tecnica richiede un ampio spazio di laboratorio e lavoratori qualificati da impiegare. Questi test sono anche costosi, corrono il rischio di contaminazione incrociata e possono richiedere ore o giorni per fornire risultati.
RAPID è stato sviluppato da un team guidato da César de la Fuente, Ph.D., un professore assistente presidenziale in psichiatria, microbiologia, ingegneria chimica e biomolecolare e bioingegneria, per rilevare rapidamente e accuratamente il virus pur rimanendo abbastanza economico da essere ampiamente accessibile . Un elettrodo stampato utilizzando una serigrafia – migliaia delle quali possono essere stampate in un giorno a un costo molto basso – può rilevare il virus in tamponi nasali o campioni di saliva . I risultati possono essere letti su uno strumento da banco o su uno smartphone.
“Prima della pandemia, il nostro laboratorio stava lavorando alla diagnostica per le infezioni batteriche. Ma poi, COVID-19 ha colpito. Abbiamo sentito la responsabilità di usare la nostra esperienza per aiutare e lo spazio diagnostico era maturo per miglioramenti”, ha detto de la Fuente. “Siamo molto attenti alle disuguaglianze di salute a cui si è assistito durante la pandemia, con l’accesso ai test e il lancio del vaccino, per esempio. Riteniamo che test diagnostici economici come RAPID potrebbero aiutare a colmare alcune di queste lacune”.
La tecnologia RAPID utilizza la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), che trasforma l’evento di legame tra la proteina spike virale SARS-CoV-2 e il suo recettore nel corpo umano , la proteina ACE2 (che fornisce il punto di ingresso per il coronavirus a cui agganciarsi e infettare le cellule umane ), in un segnale elettrico che medici e tecnici possono rilevare.
Il team ha valutato le prestazioni di RAPID utilizzando campioni clinici positivi e negativi per COVID-19 dell’ospedale dell’Università della Pennsylvania, inclusi campioni della variante B117 del Regno Unito altamente contagiosa. Nei test in cieco, hanno analizzato 139 campioni di tamponi nasali, 109 dei quali positivi per COVID-19 e 30 negativi per COVID-19, come determinato dalle valutazioni cliniche RT-PCR standard. Il team ha anche analizzato 50 campioni di saliva dei pazienti. Per i campioni di tampone nasale, RAPID era accurato all’87,1%. Per i campioni di saliva, RAPID è stato accurato al 90%.
RAPID fornisce risultati in quattro minuti, che è più veloce della maggior parte dei metodi attualmente disponibili per la diagnosi di COVID-19. Ad esempio, i test sierologici possono richiedere dai 15 ai 20 minuti e sono accurati dal 60 al 70% circa. Inoltre, RAPID è in grado di rilevare COVID-19 a concentrazioni estremamente basse (1,16 PFU mL), che corrisponde a una carica virale correlata agli stadi iniziali di COVID-19 (circa due o tre giorni dopo l’insorgenza dei sintomi). Ciò è utile per rilevare gli individui nelle prime fasi dell’infezione, consentendo una rapida cura e la potenziale diminuzione di un’ulteriore diffusione virale.
“Test rapidi e affidabili come RAPID consentono test ad alta frequenza, che possono aiutare a identificare individui asintomatici che, una volta appresi di essere infetti, rimarranno a casa e diminuiranno la diffusione. Immaginiamo che questo tipo di test possa essere utilizzato ad alta frequenza. luoghi popolati come scuole, aeroporti, stadi, aziende o anche a casa propria “, ha detto il primo autore Marcelo Der Torossian Torres, Ph.D., ricercatore post-dottorato alla Penn.
È importante sottolineare che la tecnologia è conveniente e scalabile. Ogni test, che può essere eseguito a temperatura ambiente, costa $ 4,67 per la produzione. Inoltre, gli elettrodi utilizzati nel test possono essere rapidamente prodotti in serie utilizzando stampanti serigrafiche disponibili in commercio per stampare il circuito stampato (denominato eChip). Un’unità delle dimensioni di un laboratorio è in grado di produrre 35.000 elettrodi al giorno (circa 1,05 milioni al mese).
Il team ha anche costruito un elettrodo per RAPID composto da carta da filtro, che è un materiale più accessibile ed economico. Denominato ePAD, i ricercatori hanno dimostrato l’applicabilità di ePAD per RAPID in un metodo portatile, collegato a un dispositivo intelligente, che può consentire ulteriori capacità di test su richiesta e su scala presso il point-of-care.
“Avere test a basso costo che sono veloci e facili da leggere estende i test non solo alle persone che possono permetterselo, ma anche alle aree remote o svantaggiate”, ha detto de la Fuente.
La ricerca del laboratorio De la Fuente si concentra principalmente sullo sviluppo di tecnologie che aiutano a comprendere, prevenire e curare le malattie infettive. Sebbene RAPID sia stato sviluppato come test COVID-19 , la tecnologia può essere utilizzata per rilevare altri virus e diagnosticare una varietà di malattie come l’influenza o le malattie a trasmissione sessuale.
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Maggiori informazioni: Marcelo DT Torres et al. Biosensore a basso costo per il rilevamento rapido di SARS-CoV-2 al Point-of-Care, Matter (2021). DOI: 10.1016 / j.matt.2021.05.003Informazioni sul diario: materiaFornito dalla Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania